JP2008180292A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】液体中への気体混入を充分に防止するとともに、適切な減衰力を発生可能な緩衝器を提供することである。
【解決手段】シリンダ１とシリンダ１を覆う外筒２との間の隙間で気体室Ｇと液体室Ｏとを備えたリザーバＲが形成される緩衝器Ｄにおいて、リザーバＲの液体室Ｏ中に設けられて液体室Ｏを上下室ｏ１，ｏ２に区画する区画部材１０と、当該上下室ｏ１，ｏ２を連通する絞り１０ａと、リザーバＲ内に設けられて区画部材１０を上下側から弾性支持する一対のバネ要素１１，１２とを設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、緩衝器の改良に関する。

この種緩衝器にあっては、ピストンでシリンダ内に区画した二つの圧力室を備えており、伸縮動作時に各圧力室を交流する液体の流れに抵抗を与えて所定の減衰力を発生するようになっており、この伸縮動作に伴ってシリンダに進退するピストンロッド体積分の液体がシリンダ内で過不足となるため、過不足分の液体をリザーバから給排して体積補償を行うようになっている。

そして、リザーバを備える緩衝器としては、シリンダとシリンダを覆う外筒との間の隙間にリザーバを備える、いわゆる複筒式の緩衝器が知られており、リザーバには、気体と液体が充満されていて気体室と液体室が形成されている。

このようにリザーバは、シリンダ内で過不足となる液体の体積を補償するものであるため、気体室と液体室とを備えた構造を採用しているが、リザーバの気体室と液体室との境界に何ら仕切りが存在しない場合、緩衝器に振動が入力したときやリザーバから液体がシリンダへ給排されるときに、液面が乱れて気体が液体中に取り込まれてしまう場合がある。

ここで、液体中に気体が混入すると、キャビテーションによって液体中に気泡が発生してしまって、緩衝器の伸縮動作初期における圧縮側の圧力室内の圧力上昇に遅れが生じて、緩衝器が伸縮動作初期における減衰力を充分に発生できなくなったり、騒音を発生したりして、緩衝器の減衰作用や機能に悪影響を与えることになりかねないことから、液体中への気体の混入を防止することが好ましい。

そこで、緩衝器に悪影響を及ぼす液体中への気体の混入を防止するべく、複筒式緩衝器の筒状のリザーバ中に、壁を設けて気体と液体との境界である液面を円周方向に小さく区切るなどして、液面の乱れを小さくするようにした緩衝器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平７−２１７６９４号公報（図１）

このように液体中への気体混合の防止措置がなされた緩衝器では、筒状のリザーバを円周方向に小さく区切ることで液面の乱れを小さくすることが可能であるが、リザーバが円周方向に小さく区切られるため、液体が区切られた小さな空間内へ流入あるいは当該空間内から流出するに抵抗が生じ、特に、緩衝器の伸縮ストロークが大きく、ストローク速度が速い場合には、上記抵抗によってリザーバからシリンダへ液体の給排がスムーズに行われずに緩衝器の減衰力が過大となってしまう事態となり、緩衝器に狙った減衰力を発生させがたくなる可能性がある。

また、特に、緩衝器の圧縮ストロークが大きく、ストローク速度が速い場合には、シリンダからリザーバへ排出される液体の流量および流速がともに大きく、液体が区切られた小さな空間内へ流入する際に流速がさらに速められるので、液面が乱れてしまい気体混入を充分に防止することができない危惧もある。

そこで、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、液体中への気体混入を充分に防止するとともに、適切な減衰力を発生可能な緩衝器を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、シリンダとシリンダを覆う外筒との間の隙間で気体室と液体室とを備えたリザーバが形成される緩衝器において、リザーバの液体室中に設けられて液体室を上下室に区画する区画部材と、当該上下室を連通する絞りと、リザーバ内に設けられて区画部材を上下側から弾性支持する一対のバネ要素とを設けたことである。

本発明の緩衝器によれば、リザーバの液体室中に設けられて液体室を上下室に区画する区画部材と、当該上下室を連通する絞りと、リザーバ内に設けられて区画部材を上下側から弾性支持する一対のバネ要素とを設けたので、液体中への気体混入を充分に防止でき、適切な減衰力を発生可能となるのである。

さらに、リザーバにバネ要素で上下を支持された区画部材を設けるだけで、上記作用効果を奏することが可能であるので、既存の複筒式の緩衝器に本発明を具現化することができ、さらに、加工も組立も簡単である。

以下、本発明の緩衝器を図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態における緩衝器における縦断面図である。図２は、一実施の形態の一変形例における緩衝器における縦断面図である。図３は、一実施の形態の他の変形例における緩衝器における縦断面図である。

一実施の形態における緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１の外方に配置される外筒２と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されてシリンダ１内に二つの圧力室Ｒ１，Ｒ２を区画するピストン３と、一端がピストン３に連結されるとともにシリンダ１内に移動自在に挿入されるピストンロッド４と、シリンダ１の開口端を閉塞するととともにピストンロッド４を軸支するロッドガイド５と、上記外筒２の開口端に固定され且つロッドガイド５の図１中上部に積層されてシリンダ1および外筒２からの液体たる作動油の漏洩を防止するシール部材６と、シリンダ１の開口端に嵌合するベースバルブ部材７と、外筒２の下端を閉塞するボトムキャップ８とを備え、上記圧力室Ｒ１，Ｒ２内には液体たる作動油が充満されるとともに、シリンダ１と外筒２との間の隙間で形成されるリザーバＲには、気体たる不活性ガスと作動油が充填されて、液体の液面Ｓを境に気体室Ｇと液体室Ｏが形成されている。

また、この緩衝器Ｄの場合、リザーバＲの液体室Ｏ中には、当該液体室Ｏを上室ｏ１と下室ｏ２に区画するとともに絞り付き通路１０ａを介して当該上下室ｏ１，ｏ２を連通する区画部材１０と、当該区画部材１０を図１中上下側から弾性支持する一対のバネ要素たるコイルバネ１１，１２とが収容されて設けられている。

このように、緩衝器Ｄは、シリンダ１と外筒２と間にリザーバＲを備えた複筒式の緩衝器として構成されており、具体的にはたとえば、ピストン３には圧力室Ｒ１，Ｒ２同士を連通するとともに通過する作動油の流れに抵抗を与える流路３ａが設けてあって、さらに、ベースバルブ部材７にも図１中下方側の圧力室Ｒ２とリザーバＲとを連通し圧力室Ｒ２からリザーバＲへ向かう作動油の流れに対しては抵抗を与えるとともに反対の流れに対しては抵抗を与えない流路７ａが設けてある。

そして、当該緩衝器Ｄは、上記ピストン３がシリンダ１に対して図１中上下方向に移動する伸縮動作時に、作動油を各圧力室Ｒ１，Ｒ２へ交流させるとともにシリンダ１内で過不足となるピストンロッド４の侵入あるいは退出体積分の作動油をシリンダ１内とリザーバＲとに交流させて、これら作動油の流れに上記流路３ａ，７ａで抵抗を与えて各圧力室Ｒ１，Ｒ２に差圧が生じさせることで、所定の減衰力を発生する。なお、この緩衝器Ｄにあっては、液体を作動油としているが、作動油以外の他の液体を使用することも可能である。

つづいて、緩衝器Ｄを構成する各部について詳細に説明すると、ロッドガイド５は、環状に形成される本体５ａと、本体５ａの外周に設けたフランジ５ｂとを備えて構成されており、本体５ａの下方側がシリンダ１の図１中上端となる開口端に嵌まり込んで、シリンダ１の上端を閉塞する。

さらに、ロッドガイド５の本体５ａの内周には、筒状のスライドベアリング９が装着されており、このスライドベアリング９内にピストンロッド４が摺動自在に挿入されている。

そして、このロッドガイド５の図１中上端側には、環状のシール部材６が積層されており、このシール部材６は、内周側に設けたピストンロッド４の外周に摺接するリップ６ａと、外周側に設けた外筒２の内周に密着する外周シール６ｂとを備えて緩衝器Ｄ内から作動油の漏洩を防止しており、外筒２の図１中開口端を加締めることで、上記ロッドガイド５とともに外筒２に固定される。

つづいて、シリンダ１の下端は、上記したようにリザーバＲと圧力室Ｒ２とを連通する流路を備えたベースバルブ部材７で閉塞され、このベースバルブ部材７は、外筒２の図１中下端に溶接等によって固定されて外筒２の下端を閉塞するボトムキャップ８とシリンダ１との間で挟持されてシリンダ１に固定されている。

そして、リザーバＲ内であって液面Ｓより図１中下方となる液体室Ｏの液中には、バネ要素たるコイルバネ１１，１２で挟持される区画部材１０が配置収容されている。

この区画部材１０は、環状に形成されて絞り付き通路１０ａを備え、シリンダ１と外筒２との間の環状のリザーバＲに上下動可能に収容され、液体室Ｏを上下室ｏ１，ｏ２に区画するとともに、上記絞り付き通路１０ａで上下室ｏ１，ｏ２を連通している。

そして、この区画部材１０の図１中上端とロッドガイド５のフランジ５ｂの下端との間にはコイルバネ１１が介装されるとともに、区画部材１０の図１中下端とボトムキャップ８との間にはコイルバネ１２が介装されている。

なお、図１中上方側に配置されるコイルバネ１１の上端は、ロッドガイド５のフランジ５ｂに設けられてコイルバネ１１を半径方向に位置決める段部５ｃに嵌合し、図１中下方側に配置されるコイルバネ１２の上端は、ボトムキャップ８に設けられてコイルバネ１２を半径方向に位置決める段部８ａに嵌合しており、これにより、コイルバネ１１，１２は、シリンダ１および外筒２との間に半径方向に位置決められていて、シリンダ１および外筒２と干渉してしまうことが防止されている。

また、区画部材１０は、圧縮状態とされるコイルバネ１１，１２によって上下から弾性支持されて、リザーバＲに対して軸方向にも位置決められて、常時、区画部材１０が液体室Ｏ内に配置される、すなわち、液面Ｓより図１中下方に位置決められて配置されるようになっている。

以上のように、緩衝器Ｄは構成されており、つづいて、作用について説明すると、緩衝器Ｄの伸縮動作の際に、上述したように、シリンダ１へ進入あるいはシリンダ１から退出するピストンロッド４の体積分の作動油がシリンダ１内で過不足となって、リザーバＲからシリンダ１内へ作動油が供給あるいはシリンダ１からリザーバＲへ作動油が排出されることになる。

そして、緩衝器Ｄの伸縮速度が低い場合は、リザーバＲへ流入あるいはリザーバＲから流出する作動油の流速も低いので、絞り付き通路１０ａによる抵抗は小さく作動油は比較的抵抗なく絞り付き通路１０ａを通過して上下室ｏ１，ｏ２を行き来することができる。そのため、作動油が絞り付き通路１０ａを通過するときに生じる圧力損失も小さく、上室ｏ１と下室ｏ２の差圧も小さいものとなり、区画部材１０を軸方向に移動させる推力があまり大きくないから、区画部材１０は軸方向にさほど移動しないことになる。

したがって、緩衝器Ｄの伸縮速度が低い場合は、上述した作動油の移動によってリザーバＲ内の液体の増減して液面Ｓが上下するが、区画部材１０は殆ど上下動せず、作動油は、絞り付き通路１０ａを通過することになり、リザーバＲへ流入あるいはリザーバＲから流出する作動油の流れによって、液体の液面Ｓに乱れを生じることが抑制される。また、仮に、気体室Ｇ内の気体が液体中に混入してしまう事態が生じることになっても、絞り付き通路１０ａを気体混じりの作動油が通過するときに気体分離が促進されて、気体がシリンダ１内へ進入してしまう事態が防止される。

また、このように伸縮速度が低い場合には、上述したように、作動油は、比較的抵抗なく絞り付き通路１０ａを通過することになるから、リザーバＲの下室ｏ２内の圧力が高くなりすぎたり低くなりすぎたりすることがなく、緩衝器Ｄの発生減衰力が過剰となったり不足するといった事態も生じない。

他方、緩衝器Ｄの伸縮速度が速い場合は、リザーバＲへ流入あるいはリザーバＲから流出する作動油の流速が速くなることから絞り付き通路１０ａによる抵抗が大きくなって上室ｏ１と下室ｏ２との差圧が大きくなり、区画部材１０に作用する推力も大きくなって、区画部材１０は緩衝器Ｄが伸長する場合には図１中下方へ、反対に緩衝器Ｄが圧縮される場合には図１中上方へと、コイルバネ１１あるいはコイルバネ１２のバネ力に抗して軸方向に移動することになる。

したがって、緩衝器Ｄの伸縮速度が速い場合は、上述した作動油の移動によってリザーバＲ内の液体の増減に追随して区画部材１０も上下方向へ移動して下室ｏ２の容積を増減させるので、リザーバＲの下室ｏ２内の圧力が高くなりすぎたり低くなりすぎたりすることがなく、緩衝器Ｄの伸縮速度が速い場合にあっても、緩衝器Ｄの発生減衰力が過剰となったり不足するといった事態も生じない。

そして、緩衝器Ｄの伸縮速度が速い場合は、リザーバＲ内の液体の増減に追随して区画部材１０も上下方向へ移動して下室ｏ２の容積を増減させるので、絞り付き通路１０ａを通過する作動油量を少なくでき、液体の液面Ｓに乱れを生じることが抑制されるとともに、仮に、気体室Ｇ内の気体が液体中に混入してしまう事態が生じることになっても、絞り付き通路１０ａを気体混じりの作動油が通過するときに気体分離が促進されて、気体がシリンダ１内へ進入してしまう事態が防止される。

その後、緩衝器Ｄの伸縮が停止すると、区画部材１０はバネ要素たるコイルバネ１１，１２によって挟持されているので元の位置に戻されることになり、区画部材１０は上述した機能を継続して発揮することができる。

すなわち、本実施の形態における緩衝器Ｄにあっては、リザーバＲの液体室Ｏ中に設けられて液体室Ｏを上下室ｏ１，ｏ２に区画するとともに絞り付き通路１０ａを介して当該上下室ｏ１，ｏ２を連通する区画部材１０と、リザーバＲ内に設けられて区画部材１０を上下側から弾性支持する一対のバネ要素たるコイルバネ１１，１２とを設けたので、液体中への気体混入を充分に防止でき、適切な減衰力を発生可能となるのである。

さらに、リザーバＲにバネ要素たるコイルバネ１１，１２で上下を支持された区画部材１０を設けるだけで、上記作用効果を奏することが可能であるので、既存の複筒式の緩衝器に本発明を具現化することができ、さらに、加工も組立も簡単である。

また、上述したところでは、区画部材１０は、絞り付き通路１０ａを備えて、この絞り付き通路１０ａを介して上室ｏ１と下室ｏ２とを連通するようにしているが、図２に示した一実施の形態の一変形例における緩衝器Ｄ１のように、区画部材２０を単に環状プレートとして、シリンダ１および外筒２との間に隙間２１，２２が生じるように設定しておくようにしてもよい。この場合、区画部材２０の内外周側に環状の隙間２１，２２を介して上室ｏ１と下室ｏ２が連通されるようになっており、この隙間２１，２２が絞りとして機能することになる。

このように絞りを区画部材２０とシリンダ１との間の隙間２１や区画部材２０と外筒２との間の隙間２２で形成するようにしてもよく、この場合には、絞りをわざわざ区画部材２０に形成する必要が無いので、区画部材２０の加工が容易となりコストも削減される。

そして、このように構成された一変形例における緩衝器Ｄ１にあっても、リザーバＲの液体室Ｏ中に設けられて液体室Ｏを上下室ｏ１，ｏ２に区画する区画部材２０と、当該上下室ｏ１，ｏ２を連通する絞りとして機能する隙間２１，２２と、リザーバＲ内に設けられて区画部材２０を上下側から弾性支持する一対のバネ要素たるコイルバネ１１，１２とを備えているので、液体中への気体混入を充分に防止でき、適切な減衰力を発生可能となるのである。

加えて、この変形例における区画部材２０は、シリンダ１および外筒２に対して非接触となるため、区画部材２０の移動時にシリンダ１および外筒２との間に摩擦が生じないので、緩衝器Ｄ１の発生減衰力に摩擦抵抗による影響を及ぼすことが無い。つまり、区画部材の移動に摩擦抵抗がある場合、下室ｏ２内の圧力変動に当該摩擦抵抗によってばらつきが生じたり、圧力が極端に高低する事態を招いて、緩衝器Ｄ１の発生減衰力にばらつきや過不足を生じさせたりする原因となりかねないが、本実施の形態における区画部材２０にあっては、そのような心配が皆無となる点でさらに有利となるのである。

なお、絞りは、区画部材２０の内周側あるいは外周側の一方に絞りとして機能する隙間を設ければ足り、内周側あるいは外周側の他方においては隙間を設けず区画部材２０をシリンダ１あるいは外筒２に摺接させるようにしてもよい。このようにしても、区画部材２０と、これに摺接するシリンダ１あるいは外筒２との間をシールする必要は無く、また、区画部材２０は油浸されているので、区画部材２０の上下動に際して著しい摩擦抵抗が発生することが無く、緩衝器の発生減衰力にばらつきや過不足を生じさせにくい。

最後に、図３に示した一実施の形態の他の変形例における緩衝器Ｄ２について説明する。この他の変形例における緩衝器Ｄ２にあっては、区画部材３０の形状が上述した一実施の形態における緩衝器Ｄと異なるのみである。

この他の変形例における区画部材３０は、内側筒３０ａと、外側筒３０ｂと、内側筒３０ａの図３中下端と外側筒３０ｂの図３中上端とを接続する環状のバネ受部３０ｃとを備えて構成され、バネ受部３０ｃの図３中上端とロッドガイド５のフランジ５ｂの下端との間にはコイルバネ１１が介装されるとともに、バネ受部３０ｃの図３中下端とボトムキャップ８との間にはコイルバネ１２が介装されている。

そして、この区画部材３０における内側筒３０ａはシリンダ１の外周に対向して環状隙間を形成しており、他方の外側筒３０ｂは外筒２の内周に対向して環状隙間を形成している。

すなわち、この区画部材３０は、液体室Ｏを上室ｏ１と下室ｏ２とに区画するとともに、この上下に区画された上室ｏ１と下室ｏ２は、区画部材３０の内外周に形成される上記した各環状隙間によって連通され、この環状隙間で絞り３１を形成している。

さらに、区画部材３０の内側筒３０ａは、図３中上方側に配置されるコイルバネ１１の内周側に対向してコイルバネ１１のガイドとして機能し、外側筒３０ｂも同様に図３中下方側に配置されるコイルバネ１２の外周側に対向してコイルバネ１２のガイドとして機能することで、それぞれロッドガイド５およびボトムキャップ８によって半径方向に位置決められるコイルバネ１１，１２によって区画部材１０も環状のリザーバＲ内に半径方向に位置決められて上記した環状隙間を確実に形成できるようになっている。

そして、区画部材３０は、圧縮状態とされるコイルバネ１１，１２によって上下から弾性支持されて、リザーバＲに対して軸方向にも位置決められて、常時、区画部材３０が液体室Ｏ内に配置されるようになっている。

以上のように、緩衝器Ｄ２は構成されており、この他の変形例における緩衝器Ｄ２にあっても、リザーバＲの液体室Ｏ中に設けられて液体室Ｏを上下室ｏ１，ｏ２に区画する区画部材３０と、当該上下室ｏ１，ｏ２を連通する絞り３１と、リザーバＲ内に設けられて区画部材３０を上下側から弾性支持する一対のバネ要素たるコイルバネ１１，１２とを備えているので、液体中への気体混入を充分に防止でき、適切な減衰力を発生可能となるのである。

加えて、この変形例における区画部材３０は、シリンダ１および外筒２に対して非接触となるため、区画部材２０の移動時にシリンダ１および外筒２との間に摩擦が生じないので、緩衝器Ｄ２の発生減衰力に摩擦抵抗による影響を及ぼすことが無い。さらに、区画部材３０は、半径方向に位置決められるようになっているので、緩衝器Ｄ２の発生減衰力にばらつきや過不足を生じさせる原因を確実に排除できるとともに、シリンダ１や外筒２との干渉を確実に防止でき、緩衝器Ｄ２が異音を発生してしまう事態をも確実に防止することができる。

なお、上述した区画部材３０にあっては、内側筒３０ａの下端と外側筒３０ｂの上端とをバネ受部３０ｃで接続する形状とされているが、内側筒３０ａと外側筒３０ｂの任意の部位をバネ受部３０ｃで接続する形状とされればよい。

また、バネ要素は、環状のリザーバＲ内に収容可能で本発明の効果を奏するよう区画部材１０，２０，３０を弾性支持できればよく、コイルバネ以外をバネ要素としてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

一実施の形態における緩衝器における縦断面図である。 一実施の形態の一変形例における緩衝器における縦断面図である。 一実施の形態の他の変形例における緩衝器における縦断面図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ 外筒
３ ピストン
３ａ，７ａ 流路
４ ピストンロッド
５ ロッドガイド
５ａ ロッドガイドにおける本体
５ｂ ロッドガイドにおけるフランジ
５ｃ ロッドガイドにおける段部
６ シール部材
６ａ シール部材におけるリップ
６ｂ シール部材における外周シール
７ ベースバルブ部材
８ ボトムキャップ
８ａ ボトムキャップにおける段部
９ スライドベアリング
１０，２０，３０ 区画部材
１０ａ 絞り付き通路
１１，１２ バネ要素たるコイルバネ
２１，２２ 隙間
３０ａ 区画部材における内側筒
３０ｂ 区画部材における外側筒
３０ｃ 区画部材におけるバネ受部
３１ 絞り
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２ 緩衝器
Ｇ 気体室
Ｏ 液体室
ｏ１ 上室
ｏ２ 下室
Ｒ１，Ｒ２ 圧力室
Ｒ リザーバ
Ｓ 液面

Claims (3)

1. シリンダとシリンダを覆う外筒との間の隙間で気体室と液体室とを備えたリザーバが形成される緩衝器において、リザーバの液体室中に設けられて液体室を上下室に区画する区画部材と、当該上下室を連通する絞りと、リザーバ内に設けられて区画部材を上下側から弾性支持する一対のバネ要素とを設けたことを特徴とする緩衝器。
2. 区画部材は、シリンダと外筒の一方もしくは両方との間に隙間をもって対向し、当該隙間で絞りを形成することを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 区画部材は、内側筒と、外側筒と、内側筒と外側筒とを接続して各バネの端部が着座されるバネ受部とを備えて構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器。

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