(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、伸側圧力室と、圧側圧力室とを仕切るフリーピストンと、伸側圧力室に設けられた第1の基台、及び第1の弾性体と、圧側圧力室に設けられた第2の基台、及び第2の弾性体とを、有し、少なくとも、前記第1の弾性体に前記突出部が設けられると共に、前記第1の基台に前記溝が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の緩衝部材。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
弾性体については、一定以上の耐荷重を維持しつつ、優れた耐久性が求められる。
【0005】
特許文献1には、シリンダ内部にて区画された圧力作用室の夫々に、ゴムクッションが配置されている。特許文献1に示すゴムクッションは、端面に捲れ上がるリップ部を設けた構造である。特許文献1は、リップ部の耐久性を向上させることに主眼を置いている。
【0006】
よって、特許文献1には、リップ部の有無に係らず、一定以上の耐荷重を確保しつつ優れた耐久性を有するゴムクッションの構造は開示されていない。
【0007】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであって、一定以上の耐荷重を確保しつつ耐久性に優れた緩衝部材及び、ショックアブソーバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、基台と、前記基台の表面に設けられた弾性体と、を有する緩衝部材であって、前記弾性体は、中央部と、前記中央部よりも厚みが薄い周縁部と、を有し、前記周縁部の裏面には、前記基台の方向に突出する突出部が形成されており、前記基台の表面には、前記突出部に対応する位置に溝が形成されており、前記突出部が前記溝内にて固定されていることを特徴とする。
また、本発明では、前記弾性体の表面は、前記中央部側から前記周縁部の方向に向けて、凸湾曲面から凹湾曲面に変化する曲面を備えていることが好ましい。また、本発明では、前記弾性体の中央部側から前記周縁部の外周端にかけて、前記弾性体の高さが低くなるように、前記弾性体の表面が、曲面で形成されることが好ましい。
【0011】
また、本発明では、前記突出部は、前記周縁部の外周端よりも外側に、はみ出して形成されていることが好ましい。
【0012】
また、本発明では、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、伸側圧力室と、圧側圧力室とを仕切るフリーピストンと、伸側圧力室に設けられた第1の基台、及び第1の弾性体と、圧側圧力室に設けられた第2の基台、及び第2の弾性体とを、有し、少なくとも、前記第1の弾性体に前記突出部が設けられると共に、前記第1の基台に前記溝が形成されていることが好ましい。
【0013】
また、本発明におけるショックアブソーバは、上記のいずれかに記載の緩衝部材が組込まれてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、一定以上の耐荷重を確保しつつ耐久性に優れた緩衝部材及び、ショックアブソーバを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一実施の形態(以下、「実施形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【0017】
図1は、本実施形態の緩衝部材を示す断面図である。
図1に示すように、緩衝部材1は、ハウジング2と、ハウジング2内に設けられ、伸側圧力室Aと、圧側圧力室Bとを仕切る、衝突要素としてのフリーピストン3と、を有する。
【0018】
また、
図1に示すように、伸側圧力室Aには、第1の基台10と、第1の基台10の表面10aに設けられた、弾性体としての第1のゴムクッション11とを有する。また、圧側圧力室Bには、第2の基台20と、第2の基台20の表面20aに設けられた第2のゴムクッション21とを、有する。
【0019】
図1に示す緩衝部材1は、例えば、ショックアブソーバに組み込まれる。本実施形態では、複筒式ショックアブソーバ及び、単筒式ショックアブソーバの別を問わない。
【0020】
例えば、緩衝部材1は、ショックアブソーバのシリンダ内に配置されるピストンロッドの一端に設けられる。ショックアブソーバのシリンダ内及び、緩衝部材1のハウジング2内には、作動油等の液体が充満される。作動油以外に、水等の液体を用いることも可能である。
【0021】
シリンダ内でピストンロッドが軸方向に移動し、このとき、フリーピストン3は、ハウジング2の内部空間内で周波数(振幅)に応じて軸方向に移動するよう設置されている。ピストンロッドが移動すると共に、フリーピストン3が移動することで、作動油等の液体が流れ、衝撃を吸収する。このとき、ショックアブソーバが収縮してピストンロッドがシリンダ内に進入すると、フリーピストン3は、圧側圧力室B内の第2のゴムクッション21の方向に移動する。一方、ショックアブソーバが伸長してピストンロッドがシリンダから退出すると、フリーピストン3が、伸側圧力室A内の第1のゴムクッション11の方向に移動する。
【0022】
図2Aは、伸側圧力室A内の第1のゴムクッション(以下、ゴムクッションと称する)11と、フリーピストン3との非衝突状態を示している。また、
図2Bは、伸側圧力室A内のゴムクッション11と、フリーピストン3との衝突状態を示している。
【0023】
図2Aに示すように、例えば、ハウジング2、ゴムクッション11、第1の基台(以下、基台と称する)10、及び、フリーピストン3はいずれも、軸線Oを中心とする回転対称形状をなしている。フリーピストン3は、ハウジング2内で、ゴムクッション11に接離する軸方向に往復移動可能に支持される。
【0024】
基台10は、軸線Oと直交する表面(接合面)10sを有する硬質部材にて構成される。基台10は、鉄やステンレス、真鍮等の金属材料またはポリアミド(PA6やPA66)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)やポリプロピレン(PP)等の樹脂を、適宜選択して用いることが出来る。
【0025】
また、ゴムクッション11は、基台10側の裏面11sに、基台10の表面10sと平行な接合面を有する。ゴムクッション11は、裏面11sから頂点までの高さがHの中央部11aと、中央部11aの周囲に位置し、中央部11aよりも厚みが薄い周縁部11bと、を有して構成される。なお、ゴムクッション11の形状のより詳しい説明については後述する。
【0026】
ゴムクッション11の材質を限定するものではないが、例えば、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム及び、フッ素ゴム等を用いることができる。
【0027】
図2Aに示すように、フリーピストン3には、その周縁に、ゴムクッション11側に向かって突出する軸線Oを中心とする環状のリミッタ31が形成されている。このリミッタ31の環状内の内面は、軸線Oと直交する衝突面32である。リミッタ31の外径は、基台10の外径より小さい。また、リミッタ31の内径は、ゴムクッション11の最大径より十分大きい。
【0028】
図2Bに示すように、フリーピストン3の衝突面32が、ゴムクッション11に当接しゴムクッション11は圧縮される。
図2Bに示すように、リミッタ31の先端部端面に形成された当接面31sが、基台10の表面10sに当接したとき、ゴムクッション11の圧縮量は最大となる。
【0029】
本実施形態のように、フリーピストン3と基台10の間に、ゴムクッション11を設けることで、フリーピストン3が基台10に当接した際の異音の発生を抑制することができる。
【0030】
なお、圧側圧力室B内においても、伸側圧力室Aと同様に、フリーピストン3と第2の基台20の間に、第2のゴムクッション21が設けられている。したがって、フリーピストン3が第2の基台20に当接した際の異音の発生を抑制することができる。
【0031】
ところで、緩衝部材1の伸側圧力室A内に組み込まれるゴムクッション11は、フリーピストン3から一定以上の荷重を受けて圧縮する動作が繰り返される。このため、所定回数以上の繰り返し動作によっても亀裂、破損が生じない耐久性が求められる。ここで、圧側圧力室Bの第2のゴムクッション21についても同様に、優れた耐久性が求められるものの、伸側圧力室Aのゴムクッション11に比べて要求される耐荷重は低い。このため、圧側圧力室Bの第2のゴムクッション21は、伸側圧力室Aのゴムクッション11に比べて厳しい条件下になく、良好な耐久性を維持しやすい。したがって、以下では、特に断らない限り、伸側圧力室Aに組み込まれるゴムクッション11及び基台10について説明する。
【0032】
図3A、
図4Aに示すゴムクッション41は、比較例である。
図4Aは、
図3Aに示す周縁部付近の部分拡大断面図である。比較例に示すゴムクッション41は、裏面41sから頂点41tまでの厚みがH1の中央部41aと、中央部41aの周囲に位置し、厚みが中央部41aよりも薄い厚みh1の周縁部41bを備える。
図3A、
図4Aに示すように、ゴムクッション41が接する基台40の表面40sは平面である。ゴムクッション41は、基台40の表面40sに、例えば、接着固定される。
【0033】
比較例のゴムクッション41の形態では、フリーピストン3による加圧力を受けて中央部41aが圧縮する。このとき、ゴムクッション41の周縁部41bは裏面41sが基台40に拘束されている。よって、中央部41aが圧縮すると、
図5Aに示すように、周縁部41bの外周端41cの下方部分41dが、外方に突出するように変形する。
【0034】
図5Aは、荷重下における比較例のフリーピストン内部の応力分布図である。
図5Aに示すように、周縁部41bの裏面41s付近に強い内部応力が発生することがわかっている。比較例のゴムクッション41では、所定の耐荷重を得ることが可能であるが、所定の繰り返し回数に至る前に、周縁部に亀裂が生じた。すなわち、比較例では、一定以上の耐荷重を確保しつつ優れた耐久性を得ることができない。
【0035】
図3B、
図4Bには、第1実施形態のゴムクッション11Aが示されている。
図3B、
図4Bに示すゴムクッション11Aは、裏面11sから頂点11tまでの厚みがH2の中央部11aと、中央部11aの周囲に位置し、厚みが中央部11aよりも薄い厚みh2の周縁部11bを備える。第1実施形態のゴムクッション11Aは、
図3A、
図4Aに示す比較例と異なって、周縁部11bの裏面11sに、基台10方向に突出する突出部12Aが形成されている。また、基台10の表面10sには、突出部12Aに対応する位置に溝13Aが形成されている。そして、突出部12Aは、溝13A内にて、ゴムクッション11Aの裏面11sと同様に、例えば接着固定されている。
【0036】
図3B、
図4Bに示す第1実施形態のゴムクッション11Aの表面は、中央部11a側から周縁部11b方向に向けて、凸湾曲面14から凹湾曲面15に変化する曲面を備えて形成される。そして、凹湾曲面15を境にして、周縁部11bが中央部11aから離れる方向に延出している。このような曲面形状を有することで、所定厚みの中央部11aを適切に形成することができると共に、所定以上の耐荷重を維持することができる。
【0037】
図5Bは、荷重下における第1実施形態のゴムクッション内部の応力分布図である。
図5Bに示すように、第1実施形態のゴムクッション11Aの形態では、フリーピストン3による加圧力を受けて中央部11aが圧縮されると、周縁部11bの外周端11cの下方部分11dが、外方に突出するように変形する。このとき、周縁部11bに生じる内部応力は、
図5Aに示す比較例よりも集中しにくい。それは、厚みの薄い周縁部11bに基台10方向に突出する突出部12Aを一体的に設けることで、周縁部11bの裏面11s付近に生じる剪断歪みを小さくできるためである。これにより、第1実施形態のゴムクッション11Aは、比較例よりも、一定以上の耐荷重を確保しつつ優れた耐久性を得ることが可能である。
【0038】
図3C、
図4Cには、第2実施形態のゴムクッション11Bが示されている。
図3C、
図4Cに示すゴムクッション11Bは、裏面11sから頂点11tまでの厚みがH3の中央部11aと、中央部11aの周囲に位置し、厚みが中央部11aよりも薄い厚みh3の周縁部11bを備える。第2実施形態のゴムクッション11Bには、
図3B、
図4Bに示す第1実施形態と同様に、周縁部11bの裏面11sに、基台10方向に突出する突出部12Bが形成されている。また、基台10の表面10sには、突出部12Bに対応する位置に溝13Bが形成されている。そして、突出部12Bは、溝13B内にて、ゴムクッション11Bの裏面11sと同様に、例えば接着固定されている。
【0039】
図3C、
図4Cに示す第2実施形態では、
図3B、
図4Bに示す第1実施形態に対し、中央部11aの表面から周縁部11bの表面に至る曲面形状が異なっている。すなわち、
図3C、
図4Cに示すように、第2実施形態では、中央部11aから周縁部11bの外周端11cにかけて、基台10の表面10sを基準としたゴムクッション11Bの高さが徐々に低くなるように、ゴムクッション11Bの表面の略全体が、曲面で形成される。また、第2実施形態では、第1実施形態に比べて、中央部11aの表面から周縁部11bの表面にかけての曲率半径の変化が小さい。第2実施形態では、第1実施形態に比べて、中央部11aと周縁部11bとを表面の曲率形状で区別しにくいが、裏面に突出部12Bが形成された領域を周縁部11bと規定することができる。後述の第3実施形態においても同様である。第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、所定以上の耐荷重を確保しつつ、第1実施形態よりも内部応力を低減することができ、より優れた耐久性を得ることができる。
【0040】
図5Cは、荷重下における第2実施形態のゴムクッション内部の応力分布図である。
図5Cは、
図4Cの丸線A内を模式図化したものである。
図5Cに示すように、周縁部11bに生じる内部応力は、
図5Aに示す比較例及び、
図5Bに示す第1実施形態よりも小さくすることができる。第2実施形態では、第1実施形態に比べてゴムクッション11Bの中央部11aの厚み寸法H3を厚く形成しやすく、また、第1実施形態に比べて、凹湾曲面が小さく、全体に凸湾曲面で形成することができる。これにより、第2実施形態のゴムクッション11Bの体積を第1実施形態のゴムクッション11Aよりも大きくできる。このため、第2実施形態では、第1実施形態と同様の耐荷重を維持しつつ中央部11aの圧縮量を小さくできる。したがって、第2実施形態では、第1実施形態に比べて、内部応力を低減することが可能になる。
【0041】
図3D、
図4Dには、第3実施形態のゴムクッション11Cが示されている。
図3D、
図4Dに示すゴムクッション11Cは、裏面11sから頂点11tまでの厚みがH4の中央部11aと、中央部11aの周囲に位置し、厚みが中央部11aよりも薄い厚みh4の周縁部11bを備える。第3実施形態のゴムクッション11Cは、第2実施形態のゴムクッション11Bと同様に、周縁部11bの裏面11sに、基台10方向に突出する突出部12Cが形成されている。また、基台10の表面10sには、突出部12Cに対応する位置に溝13Cが形成されている。そして、突出部12Cは、溝13C内にて、ゴムクッション11Cの裏面11sと同様に、例えば、接着固定されている。
【0042】
図3D、
図4Dに示す第3実施形態では、
図3C、
図4Cに示す第2実施形態と同様に、中央部11aから周縁部11bの外周端11cにかけて、基台10の表面10sを基準としたゴムクッション11Cの高さが徐々に低くなるように、ゴムクッション11Cの表面の略全体が、曲面で形成される。
【0043】
第3実施形態では、第2実施形態と異なって、
図4Dに示すように、突出部12Cは、周縁部11bの外周端11cよりも外側にはみ出して形成されている。この突出部12Cの幅寸法T3に合わせて、基台10側の溝13Cの幅も広げて形成される。これにより、第3実施形態における突出部12Cの幅寸法T3を、第2実施形態における突出部12Bの幅寸法T2よりも大きく形成することができる。これにより、第3実施形態では、第2実施形態に比べて突出部12Cの体積を大きくすることができる。
【0044】
図5Dは、荷重下における第3実施形態のゴムクッション内部の応力分布図である。
図5Dは、
図5Cの丸線B内を示す周縁部11bが荷重を受けて変形した状態を示している。
図5Dに示すように、周縁部11bに生じる内部応力は、
図5Aに示す比較例、
図5Bに示す第1実施形態及び、
図5Cに示す第2実施形態よりも小さくすることができる。第3実施形態において内部応力を小さくできる理由は、突出部12Cの幅が広く形成されており、緩衝幅が広がったためである。すなわち、周縁部11bの裏面11sに、基台10方向に突出する突出部12Cを設けて、周縁部11bでの緩衝厚みを確保するとともに緩衝幅も広げることで、内部応力の集中をより一層和らげることができる。以上により、第3実施形態によるゴムクッション11Cによれば、第2実施形態に比べて、所定以上の耐荷重を確保しつつ、より優れた耐久性を得ることができる。
【0045】
なお、
図4Dに示すように、突出部12Cを、外周部11cから外方にはみ出して形成し、突出部12Cの幅寸法T3を広く形成する形態は、例えば、
図3Bに示す第1実施形態に適用することも可能である。ただし、
図3Dに示すように、中央部11aから周縁部11bの外周端11cにかけて徐々に厚みが小さくなるように、クッション表面の略全体が曲面状で形成された構成に適用することで、内部応力をより効果的に小さくすることが可能になる。
【0046】
以下、各実施形態のゴムクッションの共通事項について説明する。
【0047】
各実施形態のゴムクッションの平面視形状を特に限定するものでないが、円形状や矩形状、多角形状等で形成することが可能である。ゴムクッションの平面視形状は、使用用途、使用環境等で種々変更することができる。
【0048】
また、ゴムクッションの中央部の断面形状は、特に限定するものでないが、
図3Bに示すような略円錐台形状や、
図3C、
図3Dに示すような略半球状で形成することが可能である。
【0049】
また、
図4B及び、
図4Cに示すように、周縁部11bと突出部12A、12Bとの境の外周端には微小突起16が形成されているが、これは、金型の割り面がちょうどこの位置に存在しているためであり、周縁部11bから突出部12A、12Bに至る外周端を、ストレートな面で形成することも可能である。
【0050】
また、突出部12A〜12Cは、周縁部11bの裏面11sに周縁部方向に沿って環状に形成されることが好ましい。このとき、突出部12は、連続的に繋がって形成されることが好ましいが、途中で途切れた箇所や切欠きがあってもよい。
【0051】
本実施形態では、圧側圧力室Bに配置される第2のゴムクッション21の形状を特に限定しないが、伸側圧力室Aに配置されるゴムクッション11と同様に、円周部の裏面に突出部を設けてもよい。