(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動いている物体の運動エネルギーを解消するための調整可能なエネルギー吸収装置であって、
内壁と先端部と基端部とを備えた外方シリンダーハウジング部材と、
上記外方シリンダー内に回転可能に固定され、内側面と外側面と複数の孔部とを有し、
上記連続する孔部は孔部のグループに形成され、複数孔部からなる夫々のグループは、オリフィス領域を提供する、軸方向に沿って形成された連続する所定数の複数の孔部を有し、夫々の上記孔部の複数のグループは、互いに軸方向において離間して形成され、夫々の孔部が内部を液体が流通するように内側面からチューブの外側面に貫通して形成されているショックチューブと、
ヘッド部とロッド部とを有し、上記ヘッド部はショックチューブ内においてスライド可能な状態で固定されると共に、上記ロッド部は、移動する物体と係合するために外方シリンダーの基端部を介してピストンヘッドから外方へ延設されたピストンと、
上記外方シリンダー内に配設され、上記ピストンヘッドがチューブ内に移動した際に、上記ショックチューブの内方から流体を収集するためのアキュムレーターと、
上記外側シリンダーの内方面上に形成され、シリンダーの末端部付近から上記アキュムレーターへ延設され、連続する複数の孔部が、分離された対応する溝に開口する位置から全ての複数の孔部が区画領域により閉止される位置に至るまで、外側シリンダーと上記ショックチューブとの間の相対回転により、溝に対して一連の複数の孔部を移動させるように形成された、連続渦巻き溝の間に形成された対応する区画領域を有し、
複数の孔部の夫々のグループの全ての孔部が開口する位置から全ての複数の孔部の夫々のグループの全ての孔部が閉止される位置に至るまで、外側シリンダーと上記ショックチューブとの間の相対回転により、上記ショックチューブの内方から流出する流体の量の調整可能に変化させるように複数の孔部の夫々のグループの全ての孔部が閉止されるに至るまで複数の孔部の夫々のグループにおける連続する複数の孔部を連続的に閉止させるように形成された螺旋溝とを備えた調整可能なエネルギー吸収装置。
【請求項２】
上記外側シリンダーの内側面に当接しながら、上記チューブの外側面がスライドするように、外側シリンダー内にショックチューブが配設されている請求項１記載の装置。
【請求項３】
上記全ての螺旋溝は、一定の深さを有するとともに、断面方形の底部を備えている請求項１記載の装置。
【請求項４】
上記アキュムレーターは、上記外側シリンダーハウジング部材の基端部内に配設されている請求項１記載の装置。
【請求項５】
チューブとシリンダーとの間にあらかじめ設定されたオリフィス領域が維持されるように、ショックチューブに対して、外方シリンダーを固定可能に取り付けるためのセットスクリュー部材を上記外方シリンダーハウジング部材が備えている請求項１記載の装置。
【請求項６】
上記ショックチューブを貫通する複数の孔部の数と、それらのそれぞれの直径との間の相関により、０から所定の最大領域との間でオリフィス領域を変更する請求項１記載の装置。
【請求項７】
ピストンヘッドとシリンダーの末端部との間に配設された圧縮スプリングを有し、上記圧縮スプリングは、移動物体の係合によりピストンがショックチューブ内に移動したのち、上記圧縮スプリングがそのストロークの初期位置にピストンを戻せるように形成されている請求項１記載の装置。
【請求項８】
上記ピストンのヘッド部は、移動可能に保持された閉止用ボールを備えた流路を有し、上記流路は、ピストンがショックチューブ内に移動した際に、流体はグループを形成する複数の孔部を介してアキュムレーター内に入り、ピストンが圧縮スプリングにより、ショックチューブの外方へ移動した際には、流体はアキュムレーターから流出し、上記流路を介してショックチューブ内へ流入するように形成されている請求項７記載の装置。
【請求項９】
上記外方シリンダーハウジング部材は、流体漏れがないように密閉されている請求項８記載の装置。
【請求項１０】
上記螺旋溝の連続渦巻きは、上記ショックチューブと上記外方シリンダーとの間の比較的大きな回転が上記オリフィス領域における小さな変更を発生させるために要求されるように、上記複数のグループからなる孔部に対して所定の間隔をおいて配置されている請求項１記載の装置。
【請求項１１】
上記ショックチューブと上記外方シリンダーとの間の比較的大きな回転が上記オリフィス領域における小さな変化を発生させるために要求されるように、上記複数の孔部の夫々のグループは、孔部の直径が、上記螺旋溝の幅に対して、小さく形成されている請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
調整可能なエネルギー吸収装置技術分野  本発明は、一般にエネルギー吸収装置に係り、特に、動いている物体の運動エネルギーを解消するのに使用される調整可能エネルギー吸収装置に関する。
さらに詳しくは、明細書に記載された最適な実施の形態には限定されないが、本発明はエネルギー吸収装置内におけるオリフィス領域を修正するための内方の螺旋溝に調整可能な状態で係合するショックチューブ内における一連の孔部に関する。
背景技術  多数の機械システムは当該システム内における構成要素の運動エネルギーを解消するための運動エネルギー吸収装置を必要とする。そのような機械システムには、パレット停止部、回転ドア、及び、冷却ケース、エアシリンダー内におけるピストンコントロール部、ＣＡＴスキャナーを含む医学的装置、コンベアーライン及び製品の搬送装置、並びに、産業ロボット装置等がある。
一般的に、エネルギー吸収装置は、密閉された外方シリンダーと内方のショックチューブと頭部を有するピストンと、当該ピストンがチューブ内に入った際に、ショックチューブの内方から液体を集めるアキュムレーターを備えている。このような吸収装置はピストンロッドにより受けるエネルギーを解消するための装置のアキュムレーターへショックチューブから流体を流すことができるオリフィス領域を備えている。
一般には、ショックチューブとアキュムレーターとの間の流体がサーキュレーション繰り返すためにチェックバルブ及びリターン流路のシステムが備えられている。それぞれのサイクルのうち、ピストンヘッドはショックチューブ内に配設された圧縮コイルによってそのストロークの初期位置に復帰する。
これらのエネルギー吸収装置の製造者達はさまざまな形態の機械システムに配設されうるように当該エネルギー吸収装置をさまざまなシステムに適応しうるように形成することが望ましいということに気が付いた。
エネルギー吸収装置を適宜に調整できるように形成した場合には、ピストンなどを介して、装置内に入力されるエネルギーを広いレンジにわたって効果的に解消することが可能となる。このような末端ユーザーは彼らのそれらの特別なシステムに見合うように装置を適宜に調整して適用することが可能となる。
このようなタイプのエネルギー吸収装置は、１０００ポンド以上のショック入力を解消して、一サイクルごとに６５０インチ−ポンド程度のレベルまで、解消することができる。
このような装置をさまざまな分野に適用するためには、外方シリンダーとショックチューブとの間のオリフィス領域を変更することが必要となる。そして、一般に、より大きなエネルギーを解消するためには、より大きなオリフィス領域が必要であることが知られている。この吸収能力には、装置の全体的な構成の統一性と同様に、アキュムレーターの機能、及び、流体の量が関係する。これより以前の上述のようなエネルギー吸収装置において、非常に多くのオリフィス領域を調整可能に変更する提案がなされてきている。このような従来の解決法の中の一つに、例えば、外方シリンダーの内周面の軸方向に沿って、開口する溝を形成したものもある。
上記開口する溝は、ショックチューブからアキュムレーターへ流入する流体を方向づけるための水路として機能するものである。流体は、ショックチューブ内に形成された孔を介して、溝へ流れ込む。孔のオリフィス領域はシリンダーとチューブとの間に配置されたスプリングにより付勢された計量ピンの使用によって調節可能に形成されている。回転可能な傾斜して形成されたカムがピンの自由端部に配置されており、後部に沿って、ピンを軸方向に動かして、オリフィス領域を調節するように形成されている。以前に提案されたオリフィス領域への調整に関する解決策は変形されたショックチューブの開口との関連で開口する溝の使用を含んでいる。
これらの開口は、ショックチューブの外方の周りの開口の上を通過する弧状に形成されたセグメントの上に形成されたテーパーを備えたチャンネル水路を備えている。このようにして、ショックチューブがシリンダーの中で回転した際には、テーパー状に形成された開口溝部のそれぞれの底部と開口した水路との間の距離が変化することによって、オリフィス領域を変えるように形成されている。
これらの従来の解決策は、さまざまな必要な溝と水路を形成するための複雑な機械的な操作が必要であって、そして、さらに頻繁に故障を発生するような複数の機械的構成部分を含んでいる。
さらに、これらの数多くの機械構成要素を製造し、組み立てること、若しくは、非常に複雑に手順を含み、さらに、時間を浪費する機械の操作はこの種の製造コストを非常に高価なものとしていた。
米国特許第４，０４４，８６５号に開示された流体型ショックアブソーバーは、内方溝のそれぞれの回転に関連する孔部及び内方溝を備えている。
しかしながら、この種の装置は、適切な操作のためには、非常に多くの複雑な機械部品を必要とする。さらにこのような装置にあっては、装置の適応性はあまり良好ではなく、ダンピング特性において比較的に小さな回転が大きな変化となって現れるものであった。
従って、本発明の一つの目的は改良されたエネルギー吸収装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、エネルギー吸収装置にけるオリフィス領域の調整をする機械部品の使用を最小限にすることにある。
さらに、本発明の他の目的は、エネルギー吸収装置におけるオリフィス領域の調整において必要とされる機械部品の数を減少させることにある。
さらに、本発明の他の目的は、装置のショックチューブからアーキュムレーターへ流体を方向づけるためのエネルギー吸収装置の外方シリンダーの内側面上に容易に形成された断面四角形の溝を使用することにある。
さらに、本発明の他の目的は、一連に形成された複数の孔の幾つかのグループを設けることにあり、装置の外方シリンダーの内表面上に形成された断面方形の溝の連続的な回転と、エネルギー吸収装置のショックチューブ内に形成される孔との関係により、チューブとシリンダーとの間のオリフィス領域を調整可能に変更することにある。
本発明のさらにその他の目的は、装置のショックチューブと外方シリンダーとの間の比較的大きな回転により、エネルギー吸収装置のダンピング力特性を変更し、その結果、徐々に、オリフィス領域を変形させ、ダンピング力特性を良好に形成することにある。
発明の開示  これらの目的は本発明によって達成され、本発明により、機械システムにおける移動エネルギーを解消する調整可能なエネルギー吸収装置が提供される。この装置は、外方シリンダーと、外方シリンダー内において回転可能に固定されたショックチューブとを備えている。
本発明は、ショックチューブの内方面から外方面へと貫通する一連の複数の孔部を備えている。本発明に係る装置は、さらに、ヘッド部とロッド部を有するピストンを備えている。上記ピストンヘッドは、ショックチューブ内にスライド可能に配置されている一方、上記ピストンロッドは動いている物体と当接するために外方シリンダーの基端部を介してピストンヘッドから延出している。
上記密閉された外方シリンダー内には、ショックチューブ内側から流体を集めるアキュムレーターが備えられている。本発明に係る装置は、外方シリンダーの内表面には、螺旋溝が形成されている。この螺旋溝はシリンダーの末端部付近からアキュムレーターへ延びている。
この螺旋溝は、外方シリンダーに対するショックチューブの回転がそれぞれのグループの全ての孔部が溝に開口する位置から、全ての孔部が区画領域のそれぞれの部分によって閉止される位置に至るまで移動しうるように、連続渦巻きの間において対応する区画領域を形成している。このようにして、オリフィス領域は、ショックチューブの内方から流れ出る流体の量を調整可能に変更させて変化されうるように形成されている。
【図面の簡単な説明】
本発明のさらなる目的は、さらに付加される特徴とともに、添付された図面から明らかにされる好ましい実施例における表現から明らかにされる。
図１は、本発明にかかるエネルギー吸収装置の拡大分解斜視図であり、図２は、本発明の軸方向に沿った縦断面図であって、オリフィス領域は最大限の状態に設定されており、ピストンが非作動状態にある場合を示す図であり、図３は、図２に類似し、オリフィス領域がほぼ中間の状態に設定されているとともに、ピストンが部分的にショックチューブ内に配置される状態を示す図であり、図４は、図３の縦断面図であって、図３は本発明に関連して、使用される圧縮スプリングによって、ピストンが復帰状態にある場合を示す図である。
発明を実施するための最良の形態  本発明にかかるエネルギー吸収装置は、図１によって示されている。
エネルギー調整装置１０は、外方シリンダーハウジング部材１２とショックチューブ１４とを備えている。ショックチューブ１４はピストンヘッド１８とピストンロッド２０とを有するピストン１６を有している。シリンダーハウジング部材１２は、末端部２４と基端部２６とを有している。ショックチューブ１４が、シリンダーハウジング部材１２内に装着された場合には、ピストンロッド２０は上記基端部２６から延出しており、当接ノブ２２はピストンロッド２０に固定されている。当接ノブ２２は、本エネルギー吸収装置１０が動的エネルギーの解消のために適用される機械装置の移動部品と接触するために係合する。この当接ノブ２２は適宜の形状に形成され、移動部品と継続的に係合する場合もあり、また、当接する場合のみ移動部品と接触するために配置されることもある。
上記外方シリンダーの内側面には、螺旋状溝、若しくは、図１に示されるように配置された断面方形状の螺旋溝２８が配設されている。上記ショックチューブ１４は、図２から図４に示されるように、対応する内表面３２を有する外表面３０を備えている。
また、図１に示すように、第一のグループの孔３４、第二のグループの孔３６、第三のグループの孔３８を備えた一連の孔のグループを備えている。それぞれの孔のグループは、独立の孔部４０を備えている。本発明の好適な実施例においては、それぞれが個別の独立の孔部４０を備えた孔のグループ３４、３６、３８が設けられている。しかしながら、本発明はこれら三つの孔のグループに限定されるものではなく、それぞれ四つの孔部であってもよく、また、孔部のグループの数については、適宜に形成されるものであり、本実施例に限定されるものではない。
孔部４０は、ショックチューブ１４の内表面から外表面に至り、そして、以下に詳述されるように調整可能に形成された最大限のオリフィス領域を提供するものである。最大限のオリフィス領域は、孔部４０の全体の数を機能とそれぞれの直径により設定されるものである。
図２に示すように、螺旋溝２８は、それぞれ対応する区画領域４２を備えている。ショックチューブ１４はシリンダーハウジング部材１２に対して、自由に回転するように取り付けられており、そして、ショックチューブ１４は、それぞれの複数の孔のグループ３４、３６、及び３８が一列になる位置において回転し、螺旋溝２８のそれぞれの区画に対し一致するように配設されている。
このようにして、オリフィス領域は、最大限の状態に設定され、その結果、全ての複数の孔部４０の表面領域が利用可能な状態になり、そのため、ショックチューブ１４内の液体が螺旋溝２８内に流れ込むように形成されている。また、図２に示すように、ピストンヘッド１８は前面部４６と背面部４８とを備えている。流路５０は、ピストンヘッド１８を貫通して設けられており、一方、溝５２は背面部４８の直径方向に沿って形成されている。さらに、外方シリンダー１２の基端部２６には、アキュムレーター５４が配設されている。ピストンロッド２０は、アキュムレーター５４に係合する保持リング５６によって、アキュムレーター５４を完全に貫通してスライドすることがないように配設されている。
図３に示すように、流路５０内に形成されたチャンバー６０の内方には、チェックバルブボール５８が内装されている。チャンバー６０は、肩部６１を有している。チャンバー６０は、さらに、円錐状座部６２を備え、その円錐状座部６２は開口部６４を有している。そして、この開口部６４は、円錐状座部６２の頂部に設けられており、アキュムレーター５４からの流体が溝５２を介して、流路５０へ流れ込み、チェックバルブボール５８の周囲を流通して、ショックチューブ１４内に流入するように形成されている。図３に示す状態においては、複数の孔部３４、３６、３８のグループはそれぞれのグループの二つの孔部が螺旋溝２８に対して開口する中間位置に設定されており、そしてこの状態において、他のそれぞれのグループにおける他の二つの孔は、対応する区画領域４２によって閉止されている。
一旦、オリフィス領域が調整された場合には、図３及び図４に示すように、図２に示す調整可能な最大のオリフィス領域の約半分に設定されることとなる。そして、セットスクリュー６８が、回転リング６６に対して取り付けられており、シリンダーハウジング部材１２に対して、ショックチューブ１４がさらに回転することを防止するように構成されている。最後に、充填プラグ７０が、例えば、オイルのような液圧を有する流体が充填された装置の内方にアクセスしうるように配設されている。
上記装置１０は、当接ノブ２２により受けられ、ピストンロッド２０により装置内のピストンヘッド１８内に対して移送されたエネルギーを、複数の孔部４０を介し、螺旋溝２８内へ流入している装置内に充填された移動高圧流体によって解消するものである。
図３には、ロッド２０が内方へ移動した場合のピストンロッド２０の装置内部への位置の変更が示されている。ピストン１６のサイクルのこの点において、チェックバルブボール５８は、チャンバー６０の肩部６０に対し当接し、ショックチューブから流出した流体が流路５０内に流出することを防止するように構成されている。上記流体は、螺旋溝２８内を流下し、そしてインレットポート７２を介して、アキュムレーター５４内に流入する。そして、図３に示すように、中間位置に設定されている複数の孔部のグループを介して流れるため、当接ノブ２２によって受けられたエネルギーはこのようにして、熱エネルギーの形態において解消される。
図４に示すように、当接ノブ２２に関するエネルギーが解消されたのち、圧縮コイル４４が伸長し始めた際には、ショックチューブ１４内においてピストンロッド２０が移動し始める。図４において、上記のようにピストン１６がショックチューブ１４から外方へ延出しつつある際には、チェックバルブボール５８はチャンバー６０の肩部６１から離間し、アキュムレーター５４からの流体は溝５２を介して、流路５０へ流下し、チェックバルブボール５８及び前面部４６の右側に位置するショックチューブ１４内へ戻るように構成されている。ピストンヘッド１８は複数の孔部３４、３６、３８のグループを通り越して戻ることから螺旋溝内に残っている流体は制御された状態でショックチューブ１４の内方に再度流入し、戻されるように構成されている。
本発明にかかるエネルギー吸収装置１０の従来技術に対する効果は、連続的な螺旋溝２８がグループを構成する複数の孔部３４、３６、３８に対して、所定の間隔を置いて形成されているため、ショックチューブ１４とシリンダーハウジング部材１２との間の比較的大きな回転がオリフィス領域において、小さな変化を形成するために必要とされる。ショックチューブ１４とシリンダーハウジング部材１２との間の４分の１回転が発生した場合には、オリフィス領域におけるほぼ５０％の変更が発生するものと予想されている。
このようにして、オリフィス流域は非常に小さなステップを介して変更されるため、その結果、ダンピング特性は非常に良い形で調整される。個別の装置を調整するために非常に短い時間で望ましい調整が可能となり、一方で、回転の非常に少ない程度において、ダンピング力特性における非常に大きな変更を行わねばならないという事態をさけることができる。
本発明の効果を達成する他の手段には、グループを構成する複数の孔部３４、３６、３８のそれぞれの孔の直径を螺旋溝２８の幅に対して比較的小さくすることが含まれており、その結果、ショックチューブ１４と外方シリンダー１２との間の比較的大きな回転がオリフィス領域における小さな変更を行うために要求される。また、螺旋溝２８の幅に対して、複数の孔部４０の間における、所定の間隔が必要となるものである。
上述のように、螺旋溝２８に係合するショックチューブ内において、容易に形成された一連の孔部を使用することにより、調節可能なエネルギー吸収装置が形成される。本実施の形態にかかる装置のオリフィス領域は最大領域から０の間で調整できるように、溝と対応する区画領域との間で一連の孔部を移動しうる外方シリンダー内におけるショックチューブの回転により、容易に調整できるように構成されている。
上記最大のオリフィス領域は、一連のそれぞれの孔部の直径及びそれぞれのグループにおける孔部全体の数との間の相関によって達成される。複数の孔部のグループ３４、３６、３８は非常に単純なドリル操作により形成されるものであり、一方、螺旋溝、即ち、方形断面を有する溝２８は従来から公知の複雑ではない溝形成方法によって迅速に形成されるものである。
したがって、本発明にかかるエネルギー回収装置１０は最少限の機械的構成要素と非常に単純な機械操作によって、オリフィス領域を適宜に調整することが可能となる。
本発明にかかる上記実施例には本発明の要所が限定されるものではない。例えば、複数の孔部のグループの数は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に沿って、適宜、採用される。さらに、それぞれのグループにおける孔部の数に関しても、適宜に上記実施に限定されることなく採用される。さらに、それぞれのグループにおける孔部は同一の直径ではなく、異なった直径であっても良い。このように、本発明の観点から、本発明を実施できる最良の形態はさまざまな変形が可能であり、同業者が容易に理解できる範囲内において、適宜に変更することができる。
産業上の利用可能性  以上のように、本発明に係る調整可能なエネルギー吸収装置は、広く、構成要素の運動エネルギーを解消することが必要な機械システムに適用され、例えば、パレット停止部、回転ドア、及び、冷却ケース、エアシリンダー内におけるピストンコントロール部、ＣＡＴスキャナーを含む医学的装置、コンベアーライン及び製品の搬送装置、並びに、産業ロボット装置等に有用に適用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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