(57)【要約】【課題】加工の容易性を確保しながらシリンダの内周面の形状をカスタマイズすることを可能にするショックアブソーバを提供する。  【解決手段】作動油が収容されて圧力室２５を形成するシリンダ３と、シリンダ３内で圧力室１３に対し往復動可能に配設されたピストン７と、ピストン７に一端が結合され他端がシリンダ３外へ突出するピストンロッド５とを備え、圧力室２５は、ピストン７の移動方向で内周径を複数段に異ならせた異径段部１３を有し、第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段の内周径Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、段数、各段の長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを種々設定することで、シリンダ３の内周面の形状をカスタマイズすることができ、異径段部１３は、基本的には段状の面を加工するものであり、加工も容易に行うことができることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動液体が収容されて圧力室を形成する筒体と、
前記筒体内で前記圧力室に対し往復移動可能に配設されたピストンと、
前記ピストンに一端が結合され他端が前記筒体外へ突出するピストンロッドとを備え、
前記圧力室は、内周径を前記ピストンの移動方向で複数段に異ならせた異径段部を有する、
ことを特徴とするショックアブソーバ。
【請求項２】
請求項１記載のショックアブソーバであって、
前記異径段部は、前記ピストンが前記圧力室に侵入する往移動方向で内周径を段状に減少させた、
ことを特徴とするショックアブソーバ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のショックアブソーバであって、
前記異径段部は、前記複数段の各段相互間に径を遷移させるテーパー部を有する、
ことを特徴とするショックアブソーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷機械、自動車搬送ライン、組立ロボット等の作業において重量物のエネルギー等を吸収するショックアブソーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧式のショックアブソーバとして、衝突の際の緩衝能力を制御し、あるいは、衝撃加速度のピーク値をできるだけ小さくするようにしたものは、例えば、特許文献１や特許文献２等に既に開示されている。特許文献１に開示されているショックアブソーバは、作動液を充填するシリンダの圧力室の内周面を、ピストンが作動する方向に向かって直線状或いは２次曲線状に細くなるようなテーパー状に形成したものである。特許文献２に開示されているショックアブソーバは、圧力室の内周面をピストンが作動する方向に向かって直線状に細く、テーパー比が１／５０〜１／１３０の範囲のテーパー状となるように形成したものである。
【０００３】
特許文献１のショックアブソーバでは、シリンダとピストンとの間の隙間に形成されるオリフィスがピストンの移動に伴って小さくなるので、緩衝開始時には衝撃の吸収能力が小さく、ロッドが移動してオリフィスが小さくなるとエネルギーの吸収量が増大し、緩衝停止させようとする移動物体のスピードが低速に変化する旨が説明されている。
【０００４】
特許文献２のショックアブソーバでは、ある特定の実験装置を用いて特定条件による実験を行った際に、テーパー比が１／５０〜１／１３０の範囲において衝撃加速度ピーク値が低かったとの実験結果が得られたことから、その範囲が衝撃緩和に有効であるとしている。
【０００５】
これに対し、特許文献３のショックアブソーバは、特許文献１，２のショックアブソーバを前提に、ピストンのロッド先端に移動物体が衝突してピストンが移動を開始する段階と、それに続く主減速の段階と、その後に緩衝停止させる終息の段階とにおける圧力室の内周面の縮径変化をそれぞれ適切に設定し、加工の容易性についてもある程度考慮しながら、できる限りユーザーの要求を満たす性能にしたとされている。
【０００６】
一方、一般的に、図３の衝撃エネルギーの最適な吸収効率を示す特性の波形を得ようとする場合は、図４のようにシリンダ１０１の内周面１０３がピストン１０５に対し非線形のテーパー形状になる。    
【０００７】
このように、シリンダの内周面の形状をカスタマイズすることで種々の特性を得ることができ、ユーザーの要求を適切に満たすことが可能となる。
【０００８】
しかし、シリンダの内周面の形状をカスタマイズするには、加工の容易性が犠牲になり、その改善が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開昭６２−１４０２４１号公報
【特許文献２】特開２００６−２５０３０９号公報
【特許文献３】特開２０１２−２１５２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、シリンダの内周面の形状をカスタマイズするには、加工の容易性が犠牲になっていた点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、加工の容易性を確保しながらシリンダの内周面の形状をカスタマイズすることを可能とするため、作動液体が収容されて圧力室を形成する筒体と、前記筒体内で前記圧力室に対し往復移動可能に配設されたピストンと、前記ピストンに一端が結合され他端が前記筒体外へ突出するピストンロッドとを備え、前記圧力室は、内周径を前記ピストンの移動方向で複数段に異ならせた異径段部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記構成であるから、内周径を複数段に異ならせた異径段部を有することでシリンダの内周面の形状をカスタマイズすることができ、加工も容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ショックアブソーバの断面図である。（実施例１）
【図２】図１のＩＩ部におけるショックアブソーバの要部拡大断面図である。（実施例１）
【図３】図２のＩＩＩ部における要部拡大断面図である。（実施例１）
【図４】衝撃エネルギーの最適な吸収効率を示す特性の波形図である。（従来例）
【図５】ショックアブソーバの概略断面図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
加工の容易性を確保しながらシリンダの内周面の形状をカスタマイズすることを可能にするという目的を、圧力室は、ピストンの移動方向で内周径を複数段に異ならせた異径段部を有することで実現した。
【００１５】
前記異径段部は、ピストンが圧力室に侵入する往移動方向で内周径を段状に減少させてもよい。
【００１６】
前記異径段部は、複数段の各段相互間に径を遷移させるテーパー部を有してもよい。
【実施例１】
【００１７】
［ショックアブソーバ］
図１は、本実施例に係るショックアブソーバの断面図である。なお、以下の説明において筒軸方向とは、シリンダの軸心方向を意味する。
【００１８】
図1のように、ショックアブソーバ１は、シリンダ３とピストンロッド５及びピストン７とを備えている。これらシリンダ３、ピストンロッド５、及びピストン７は、材質は問わないが、一例として金属製又は樹脂製である。
【００１９】
シリンダ３は、一端が開口し、他端が閉塞され、主体が略円筒状に形成されて本実施例の筒体を構成する。
【００２０】
このシリンダ３内には、断面円形の第１、第２、第３、第４円孔部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが設けられている。第１、第２、第３、第４円孔部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの内周径は、第１円孔部１１ａが小さく、第４円孔部１１ｄが大きくなるようにこの順で漸次大きく形成されている。
【００２１】
第１、第３、第４円孔部１１ａ、１１ｃ、１１ｄの内周径は、ピストン７の移動方向で均一に形成され、第２円孔部１１ｂは、ピストン７の移動方向、つまりシリンダ３の内周径を筒軸方向で複数段に異ならせた異径段部１３を備えている。但し、第１、第３、第４円孔部１１ａ、１１ｃ、１１ｄの内周径は、必ずしもピストン７の移動方向で均一に形成される必要はない。異径段部１３については後述する。
【００２２】
第２、第３円孔部１１ｂ、１１ｃ間には、段付き状の受け部１５が設けられ、第３、第４円孔部１１ｃ、１１ｄ間には、キャップ嵌合部１７が周回状の凹部により形成されている。
【００２３】
第１円孔部１１ａには、シリンダ３の一端に形成された注入孔１９が連通形成されている。第１、第２円孔部１１ａ、１１ｂには、注入孔１９を介して外部から作動液体、例えばオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）、鉱物油等の作動油、シリコーンオイルを注入できるようになっている。注入孔１９には、ボール２１が嵌合し、プラグ２３により閉止されている。
【００２４】
第１、第２円孔部１１ａ、１１ｂは、作動油が収容されて圧力室２５を形成する。オイルの粘度を変えることにより、制動特性の微調整が可能である。
【００２５】
第３円孔部１１ｃ内には、筒軸方向の略全長に渡る長さの金属製中空のロッドガイド２７が、挿入配置されている。このロッドガイド２７の両端には、フランジ部２７ａ、２７ｂが設けられている。フランジ部２７ａ、２７ｂは、その外径が第３円孔部１１ｃの内径よりも僅かに小さく設定されている。一方のフランジ部２７ａが受け部１５に突き当てられている。ロッドガイド２７の軸方向の中間部には、蓄液室２９が形成されている。蓄液室２９は、ロッドガイド２７の肉抜きにより第３円孔部１１ｃの内周面との間に区画されている。
【００２６】
この蓄液室２９は、ピストンロッド５が圧力室２５に侵入したとき、フランジ部２７ａと第３円孔部１１ｃの内周面との間に生じた微少な隙間を経由して、ピストンロッド５の侵入分だけあふれた作動油を第２円孔１１ｂ側から受け入れる。これとは逆に、ピストンロッド５が圧力室２５から退避したとき、前記隙間を経由して、衝撃吸収時にピストンロッド５の侵入分だけ減った作動油を第２円孔１１ｂ側に戻す役割を果たす。
【００２７】
ロッドガイド２７の他方のフランジ部２７ｂ側には、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム等の弾性体からなるＵパッキン３１が配置されている。
【００２８】
Ｕパッキン３１は、キャップ３３に受け部材３５を介して受けられている。キャップ３３及び受け部材３５は、キャップ嵌合部１７に嵌合支持されている。
【００２９】
このＵパッキン３１が第３円孔部１１ｃの内周面に密着し、ピストンロッド５の外周面に摺接することで生じる液密性によって、蓄液室２９から第３円孔部１１ｃの内周面を伝う、或いはロッドガイド２７及びピストンロッド５間を伝う作動油の外部への漏れを防止することができる。
【００３０】
ピストンロッド５は、中間部５ａにフランジ部５ｂを有し、フランジ部５ｂが、ロッドガイド２７の端部に当接して退避状態が位置決められる。フランジ部５ｂの外径は、第２円孔部１１ｂの内径よりも僅かに小さく、フランジ部５ｂ及び第２円孔部１１ｂ間を作動油が流通する。
【００３１】
ピストンロッド５の一端部５ｃは、先端が細くなるように段付き状に形成され、圧力室２５内に配置されている。ピストンロッド５の中間部５ａには、ピストン７が嵌合配置され、ストッパ３７によりフランジ部５ｂとの間に位置決められている。
【００３２】
ストッパ３７と第１円孔部１１ａとの筒軸方向間には、リターンスプリング３９が介設され、ストッパ３７を介してピストンロッド５が付勢され、前記退避状態での位置決めが行われる。リターンスプリング３９は、省略することもできる。
【００３３】
ピストンロッド５の他端部５ｄ側は、ロッドガイド２７、Ｕパッキン３１、キャップ３３を貫通し、シリンダ３外に突出している。シリンダ３外へ突出したピストンロッド５の他端部５ｄは、制御対象物に設けられる結合部（図示せず）に結合される。
【００３４】
［異径段部］
図２は、図１のＩ部におけるショックアブソーバの要部拡大断面図、図３は、図２のＩＩＩ部における要部拡大断面図である。
【００３５】
図２のように、本実施例の異径段部１３は、ピストン７が圧力室２５に侵入する往移動方向で第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段の内周径Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを段状に減少させるように相互に異ならせている。内周径Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄの大きさの相互関係は、本実施例においてＤａ＜Ｄｂ＜Ｄｃ＜Ｄｄであり、半径の減少率は一定に設定し、連続的に減少するようにしている。本実施例において、各段の隣接間の内周径Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄの差は、０．０１ｍｍ程度に設定している。但し、ショックアブソーバの要求特性、大きさ等によっては、他の数値に設定することもできる。
【００３６】
内周径Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄの減少率は、特性の要求に応じて各段間で異ならせることもできる。例えば、特性の要求によっては、Ｄａ＞Ｄｂ＞Ｄｃ＞Ｄｄの設定、その他、任意の大小関係で設定することができる。
【００３７】
異径段部１３の段数も４段に限らず、２段、３段、或いは５〜３０段程度の多段に形成することもできる。異径段部１３の段数は、要求特性により決定される他、ショックアブソーバ１の大きさによる段数の限界がある。ショックアブソーバ１の大きさによっては３０段を超える設定にすることも可能である。加工が可能な限り多段に形成すると、直線状あるいは２次曲線状テーパー等に限りなく近づけることができ、同時に各段の半径を適宜設定することで、その他の複雑な形状の内周面に容易に近似させることができる。
【００３８】
第１段９ａの半径Ｒａは、第２円孔部１１ｂの最小径部１１ｂａと同径に形成され、第４段９ａの半径Ｒｄは、第２円孔部１１ｂの最大径部１１ｂｂと同径に形成されている。第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段の内周径Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄは、ピストン７の外径よりも大きく、ピストン７が移動したとき、第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段それぞれに対して、第４段１３ｄから第１段１３ａへ漸次減少するクリアランスを持つように設定している。シリンダ３の最小径部１１ｂａとピストン７との間は、クリアランスをゼロにすることもできる。
【００３９】
前記異径段部１３は、ピストン７の移動方向での第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの複数段の各段の長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄが均一に設定されている。
【００４０】
但し、各段の長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの設定は任意であり、要求特性により相互の長さを異ならせることもできる。例えば、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ＜Ｌｄの設定により、ピーク荷重を減少させ、ストローク終端において安定的に緩衝停止させることができる。
【００４１】
つまり、内周径Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、段数を任意に設定することで、さまざまにカスタマイズすることができ、非線形のテーパー形状を用いなくても容易に同等の吸収波形を得ることができ、更に複雑な吸収波形を得ることも容易となる。
【００４２】
前記異径段部１３は、第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの複数段の各段相互間に径を遷移させるテーパー部４１を有している。このテーパー部４１により、耐久性も向上する。なお、テーパー部４１を省略し、各段間を断面直角に形成することもできる。
【００４３】
［加工］
異径段部１３の加工は、例えばシリンダ３の内径形状に沿った専用刃物を製作し、行うことができる。
【００４４】
刃物の突き出し量が大きくなっても、形状が多段の単純形状であるため寸法精度を維持させることができる。
【００４５】
専用刃物を製作し、切粉の排出を良好にすることもできる。
【００４６】
なお、専用の刃物に限らず、既存の刃物で加工することもできる。また、シリンダ３の均一な径の内周面に各段部を形成する内周径の異なるライニング状の別体のリングを複数嵌め込んで異径段部を構成することも可能である。この場合、ライニング状のリングをそれぞれ加工することができ、加工が容易となる。
【００４７】
［ショックアブソーバの動作］
ピストンロッド５が制御対象物から衝撃力を受けてシリンダ３内に押し込められていくと、連動してピストン７がシリンダ３の圧力室２５内へ侵入する。このとき、圧力室２５内の作動油は、ピストン７と異径段部１３との間のクリアランスを通り、流体抵抗を発生する。
【００４８】
ピストン７と異径段部１３との間のクリアランスは、第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段の内周径Ｄａ＜Ｄｂ＜Ｄｃ＜Ｄｄ、長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの設定によりピストン７が第１円孔部１１ａへ向かって圧力室２５に侵入する移動に応じて減少し、流体抵抗もクリアランスの減少に応じて増大する。
【００４９】
ピストンロッド５が圧力室２５に侵入するとリターンスプリング３９が圧縮され、反力を発生する。
【００５０】
このような流体抵抗及びスプリング反力によりカスタマイズした衝撃吸収波形によりショックアブソーバ１は、外力の緩衝を行なうことができる。リターンスプリング３９を省略したときは、流体抵抗のみによる衝撃吸収波形により外力の緩衝を行なうことができる。
【００５１】
シリンダ３内に進入したピストンロッド５の体積増加分に相当する作動油は、フランジ部２７ａと第３円孔部１１ｃの内周面との間に生じた微少な隙間を経由して蓄液室２９に流入する。
【００５２】
ピストンロッド５に働く外力がなくなるとリターンスプリング３９の弾発力によりピストンロッド５が押し戻されてピストン７が圧力室２５から退避移動する。
【００５３】
退避移動に際し、第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段の内周径Ｄａ＜Ｄｂ＜Ｄｃ＜Ｄｄの設定によりピストン７の退避移動に応じてクリアランスの流通抵抗が減少し、ピストン７のレスポンスの良い復帰を可能とする。
【００５４】
ピストンロッド５が圧力室２５から退避したとき、蓄液室２９からフランジ部２７ａと第３円孔部１１ｃの内周面との間の隙間を経由して、ピストンロッド５の退避分だけ減った作動油が第２円孔１１ｂ側に戻る。
【００５５】
［実施例の効果］
本発明実施例の圧力室２５は、ピストン７の移動方向で内周径を複数段に異ならせた異径段部１３を有する。
【００５６】
このため、内周径である第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段の内周径Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、段数、各段の長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを種々設定することで、シリンダ３の内周面の形状をカスタマイズすることができる。また、異径段部１３は、基本的には段状の面を加工するものであり、加工も専用の刃物等により容易に行うことができる。
【００５７】
例えば、直線状或いは２次曲線状に細くなるようなテーパー状、テーパー比が１／５０〜１／１３０の範囲のテーパー状、ピストンのロッド先端に移動物体が衝突してピストンが移動を開始する段階と、それに続く主減速の段階と、その後に緩衝停止させる終息の段階とにおける圧力室の内周面の縮径変化をそれぞれ適切に設定する形態、図３の衝撃エネルギーの最適な吸収効率を示す特性の波形を得ようとする非線形のテーパー形状等、様々なカスタマイズを近似により容易に得ることができる。
【００５８】
前記異径段部１３は、ピストン７が圧力室２５に侵入する往移動方向で内周径Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを段状に減少させるように相互に異ならせ、ピストン７の移動方向での複数段の第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段の長さが均一としている。
【００５９】
このため、非線形のテーパー形状を容易に得ることができる。
【００６０】
前記異径段部１３は、複数段の第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段相互間に径を遷移させるテーパー部４１を有している。
【００６１】
このため、第１段〜第４段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの各段相互間で断面の角が鈍角となり、直角状に変化する場合に比較してピストン７等の衝突に対して耐久性を向上させることができる。
【００６２】
なお、ショックアブソーバ１の形態は、実施例に限らず、シリンダの圧力室を複数段に形成できるものであれば、種々適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  ショックアブソーバ
３  シリンダ（筒体）
５  ピストンロッド
７  ピストン
１３  異径段部
１３ａ  第１段
１３ｂ  第２段
１３ｃ  第３段
１３ｄ  第４段
２５  圧力室
４１  テーパー部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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