JP2012241876A - ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】特性変化を抑制すると共に取付スペースを小さくすることが可能なダンパーを提供する。
【解決手段】中空状に形成されて一端側の大径部１９よりも他端側の小径部２１が小径の金属製のパイプ５と、パイプ５の大径部１９と小径部２１との間に係合する係合部１３を備えた金属製の金属棒３とを備え、金属棒３の係合部１３がパイプ５の小径部２１に押し込まれることで小径部２１を拡張して衝撃エネルギー吸収の塑性変形を行わせることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、塑性変形によって衝撃エネルギーを吸収する非常用使い切りダンパーに関する。

従来のダンパーとしては、例えば非特許文献１のように、金属製の棒状コアを樹脂製の柱状エレメントで覆ったものがある。このダンパーは、エレメントの一端から延設された取付部を介して取付対象物に取り付けられる。この状態で、エレメントの他端に衝突物等による衝撃力が加えられると、エレメントが圧潰して衝撃エネルギーを吸収することができる。

しかしながら、かかる従来のダンパーでは、樹脂製のエレメントによって衝撃エネルギーを吸収するので、温度変化や経時劣化による特性変化が生じやすいという問題があった。

また、従来のダンパーでは、エレメントの倒れを防止するために金属製のコアを必要としていた。このコアは、エレメントの圧潰に応じて取付部側に移動するので、取付部には、コアの移動用のスペースを確保する必要があった。結果として、従来のダンパーは、取付部が長くなり、取付スペースも大きくなるという問題があった。

さらに、従来のダンパーでは、取付対象物に対する取付強度を確保するために、取付部自体が太くなって取付スペースが大きくなるという問題もあった。

http://www.mekatoro.net/digianaecatalog/enidi-sabsorber/Book/enidi-sabsorber-P0073.html

解決しようとする問題点は、特性変化が生じやすく、取付スペースも大きくなる点にある。

本発明は、特性変化を抑制すると共に取付スペースを小さくするために、塑性変形によって衝撃エネルギーを吸収するダンパーであって、中空状に形成されて一端側よりも他端側が小径の金属製の筒部と、前記筒部の一端側と他端側との間に係合する係合部を備えた金属製の本体部とを備え、前記本体部の係合部が前記筒部の他端側に押し込まれることで前記他端側を拡張して前記塑性変形を行わせることを最も主な特徴とする。

本発明では、金属の塑性変形によるエネルギー吸収構造であり、外気温や長期保存による特性への影響を受けにくく、特性変化を抑制することができる。

また、本発明では、単位面積当たりのエネルギー吸収量が大きく、強度も高いため、小型化により取付スペースを小さくできる。

ダンパーを示す断面図である（実施例１）。 図１のダンパーの平面図である（実施例１）。 図１のダンパーの使用後の状態を示す断面図である（実施例１）。 変形例に係るダンパーを示す要部断面図である（実施例１）。 ダンパーを示す断面図である（実施例２）。 図５のダンパーの平面図である（実施例２）。 図５のダンパーの使用後の状態を示す断面図である（実施例２）。

特性変化を抑制すると共に取付スペースを小型化するという目的を、中空状に形成されて一端側よりも他端側が小径の金属製の筒部と、筒部の一端側と他端側との間に係合する係合部を備えた金属製の本体部とを備えることで実現した。

実施形態としては、本体部の係合部が筒部の他端側に向けて漸次小径に形成され、筒部の一端側と他端側との間が本体部の係合部に対応して漸次小径となる連続部によって連続する。

この場合、本体部の係合部及び筒部の連続部は、相互に係合する球面状又はテーパ状に形成するのが好ましい。

［ダンパーの概略構成］
図１は、本発明の実施例１に係るダンパーを示す断面図、図２は、同平面図である。

ダンパー１は、図１及び図２のように、機器の暴走時等に塑性変形によって衝撃エネルギーを吸収する非常用使い切りダンパーである。このダンパー１は、本体部としての金属棒３と、筒部としてのパイプ５とからなっている。

金属棒３は、例えばＳ４５Ｃ（機械構造用炭素鋼）等の金属からなり、断面円形の棒状部７を備えている。棒状部７の一端側には、取付部としての雄ねじ部９が設けられている。

雄ねじ部９は、ダンパー１の取付対象物に対する締結固定を行わせる。この雄ねじ部９の外周は、棒状部７の他の部分よりも大径に形成されている。

雄ねじ部９に対する他端側には、隙間を開けてフランジ部１１が周回状に設けられている。このフランジ部１１は、雄ねじ部９による締結時に、工具等による締結作業を行わせると共に取付対象物に突き当てられて雄ねじ部９に軸力を作用させる。また、フランジ部１１は、後述する衝撃エネルギー吸収時にパイプ５の設定以上の移動を規制するストッパーとしても機能する。

なお、本実施例のフランジ部１１は、その平面形状が雄ねじ部９の外周を略内接させる六角形状となっている。

棒状部７の他端側には、係合部１３が設けられている。係合部１３は、その先端側（後述するパイプ５の小径部２１側）に向けて漸次小径となるように外周面１５が球面状に形成されている。なお、係合部１３の外周面１５の曲率半径Ｒは、後述するパイプ５の大径部１９の内径と略同一となっており、その曲率中心Ｏは、後述するパイプ５の連続部２３の大径部１９側端部と軸方向で一致している。

係合部１３の先端部には、軸方向に交差した平坦面１７が形成されている。この平坦面１７により、後述するパイプ５の移動ストロークを延ばすことができる。ただし、平坦面１７を省略し、係合部１３を全体として半球状に形成してもよい。

前記パイプ５は、例えばＯＳＴ−２（油圧配管用炭素鋼鋼管）等の金属からなり、全体として中空状に形成されている。このパイプ５は、同軸上の大径部１９及び小径部２１を備えている。

大径部１９は、パイプ５の一端側に形成され、内部に金属棒３の棒状部７の他端側を挿入させ嵌合している。大径部１９の内径は、棒状部７の外径と略同一に設定されている。小径部２１は、パイプ５の他端側に形成されている。小径部２１の内径は、大径部１９の内径よりも小径に形成されている。

大径部１９と小径部２１との間は、連続部２３によって連続している。本実施例の連続部２３は、大径部１９側から小径部２１側にかけて漸次小径となるように球状に湾曲形成されている。連続部２３の内周面２５は、湾曲形状に応じた球面状に形成されている。

この連続部２３の内周面２５は、金属棒３の係合部１３の外周面１５と略同一曲率となっている。従って、パイプ５の一端側と他端側との間は、金属棒３の係合部１３に対応して漸次小径となる連続部２３により連続している。

連続部２３の内周面２５には、係合部１３の外周面１５が軸方向で突き当てられて係合している。この状態では、係合部１３の先端側が連続部２３から小径部２１の内周側に部分的に突出している。

かかるパイプ５の肉厚は、大径部１９から連続部２３を介して小径部２１の一部にかけて略同一に形成されている。この小径部２１の一部から端部側にかけては、テーパ部２７によってパイプ５の肉厚が漸次厚肉となった後に端部に至るまで略同一となっている。

小径部２１の端部は、キャップ２９が取り付けられて閉止されている。キャップ２９は、例えばＳ２５Ｃ（機械構造用炭素鋼）等の金属からなり、一体に設けられた嵌合軸部３１が小径部２１の内周に圧入され固定されている。
［ダンパーの作用］
本実施例のダンパー１（図１）は、その基端となる金属棒３の一端が、雄ねじ部９を介して取付対象物に締結固定される。この状態で、ダンパー１の先端となるパイプ５他端のキャップ２９に衝突物等による衝撃力が加えられると、パイプ５の小径部２１の塑性変形によって衝撃エネルギーを吸収する。

すなわち、図３のように、加えられた衝撃力によりパイプ５がダンパー１の基端側に移動し、パイプ５の小径部２１内に金属棒３の係合部１３が相対的に押し込まれことになる。

なお、パイプ５の移動は、パイプ５の大径部１９が金属棒３の棒状部７の他端側に嵌合しているため、金属棒３に沿って案内される。従って、パイプ５の小径部２１に対する金属棒３の係合部１３の押し込みを確実に行わせることができる。

また、移動時には、パイプ５の大径部１９及び金属棒３の棒状部７が金属製であると共に嵌合しているため、強度が向上して折れを抑制することができる。

こうしてパイプ５が移動して小径部２１内に金属棒３の係合部１３が押し込まれると、係合部１３がその外周面１５の球面形状に応じて小径部２１を拡径（拡張）して小径部２１を塑性変形させる。この塑性変形時に発生する効力により、衝撃エネルギーを吸収することができる。

衝撃エネルギーの吸収抗力は、小径部２１の拡径に対する抗力の軸方向成分が大部分を占めることになる。小径部２１内周と係合部１３の外周面１５との摩擦力も、吸収抗力に寄与するが、その割合は小さい。

このため、ダンパー１では、パイプ５の小径部２１の肉厚を変化させることで、吸収抗力の立ち上がりをコントロールすることができる。本実施例では、小径部２１の端部側の肉厚が増加しているため、その部分での抗力が大きくなる。

こうして衝撃エネルギーの吸収が行われた後は、塑性変形したパイプ５を取り替えて再使用される。
［実施例１の効果］
本実施例のダンパー１は、中空状に形成されて一端側の大径部１９よりも他端側の小径部２１が小径の金属製のパイプ５と、パイプ５の大径部１９と小径部２１との間に係合する係合部１３を備えた金属製の金属棒３とを備え、金属棒３の係合部１３がパイプ５の小径部２１に押し込まれることで小径部２１を拡張して衝撃エネルギー吸収の塑性変形を行わせる。

従って、本実施例では、金属の塑性変形によるエネルギー吸収構造であり、外気温や長期保存による特性への影響を受けにくく、特性を安定させて特性変化を抑制することができる。

また、ダンパー１では、単位面積当たりのエネルギー吸収量が大きく、強度も高いため、取付部としての雄ねじ部９だけでなく全体としての小型化をも図ることができ、取付スペースを小さくできる。

また、ダンパー１では、パイプ５の小径部２１の拡張代（金属棒３の係合部１３との径方向の寸法差）、肉厚、硬度、材質を変更することで、容易に特性を変更できる。

さらに、ダンパー１では、小径部２１の拡張による塑性変形を行わせるため、拡張代のばらつきによる抗力の変化が少なく特性を安定させることができる。

また、ダンパー１では、パイプ５のみが塑性変形するため、衝撃吸収後にパイプ５のみを取り替えることで再使用させることができ、ランニングコストの低減を図ることができる。

本実施例のダンパー１は、金属棒３の係合部１３が、小径部２１側に向けて漸次小径に形成されているので、確実に小径部２１に押し込まれて塑性変形を行わせることができる。

また、パイプ５の大径部１９と小径部２１との間が、金属棒３の係合部１３に対応して漸次小径となる連続部２３によって連続するので、より確実に係合部１３を小径部２１に押し込んで塑性変形を行わせることができる。

特に、本実施例では、金属棒３の係合部１３及びパイプ５の連続部２３が、相互に係合する球面状であるので、確実に係合部１３を小径部２１に押し込んで塑性変形を行わせることができる。

本実施例のダンパー１は、金属棒３がパイプ５の大径部１９に挿入嵌合する棒状部７を備え、係合部１３が棒状部７の先端に形成されているので、衝撃エネルギーの吸収時にパイプ５を金属棒３に沿って案内し移動させることができる。

これにより、パイプ５の小径部２１に対する金属棒３の係合部１３の押し込みを確実に行わせることができ、衝撃エネルギーの吸収抗力を確実に発生させることができる。

また、ダンパー１では、パイプ５の大径部１９及び金属棒３の棒状部７が金属製であると共に嵌合しているため、折れを抑制して確実にパイプ５の移動を案内することができる。
［変形例］
図４は、変形例に係るダンパーの要部断面図である。なお、本変形例では、基本構成が上記実施例１と同一であるため、対応する構成部分に同符号或いは同符号にＡを付加したもの用いて重複した説明を省略する。

図４のダンパー１Ａは、金属棒３Ａの係合部１３Ａ及びパイプ５Ａの連続部２３Ａを相互に係合するテーパ状に形成したものである。

すなわち、係合部１３Ａは、小径部２１Ａ側に向けて漸次小径となる円錐台状に形成され、外周面１５Ａがテーパ面となっている。連続部２３Ａも、係合部１３Ａに応じてテーパ状に傾斜設定され、内周面２５Ａが係合部１３Ａの外周面１５Ａに対応したテーパ面となっている。

かかる変形例においても、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

図５は、本発明の実施例２に係るダンパーを示す断面図、図６は、同平面図である。なお、本実施例は、上記実施例１と基本構成が共通するため、対応する構成部分に同符号或いは同符号にＢを付加したものを用いて重複した説明を省略する。

本実施例のダンパー１Ｂは、金属棒３Ｂとパイプ５Ｂとの間に相互位置を保持する摩擦部材としてＯリング３３を設けたものである。

すなわち、金属棒３Ｂには、係合部１３Ｂに隣接して周回状の凹溝３５が設けられている。この凹溝３５には、Ｏリング３３が嵌合保持されている。Ｏリング３３は、パイプ５Ｂの内周面に摺接する。

なお、本実施例の金属棒３Ｂは、実施例１のフランジ部１１が省略されると共に先端に締結用の孔部３７が設けられている。また、パイプ５Ｂは、実施例１のキャップ２９が省略されて他端側が開放されている。この他端側の開口縁部には、端部フランジ３９が周回状に設けられている。

図７は、図５のダンパーの使用後の状態を示す断面図である。

図７のように、本実施例においても、ダンパー１Ｂの先端となるパイプ５Ｂ他端に衝突物等による衝撃力が加えられると、パイプ５Ｂの小径部２１Ｂの塑性変形によって衝撃エネルギーを吸収することができる。

衝撃エネルギーの吸収後（ダンパー１Ｂの使用後）は、パイプ５Ｂが移動量に応じて金属棒３Ｂの外周を覆うように位置し、図５の使用前の状態と比較してダンパー１Ｂ全体が収縮している。

この状態では、金属棒３Ｂに沿ってパイプ５Ｂがスライド移動しやすいが、本実施例では、金属棒３Ｂ及びパイプ５Ｂ間の相互位置がＯリング３３の摩擦力によって保持される。

従って、本実施例のダンパー１Ｂでは、使用後に収縮状態を保持することができ、それによって使用前後を容易且つ確実に把握することができる。

さらに、ダンパー１Ｂでは、パイプ５Ｂ側を下方に向ける等の設置が可能となり、設置位置の自由度を向上することもできる。

加えて、本実施例のダンパー１Ｂでも、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
［その他］
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各種の設計変更が可能である。

例えば、上記実施例では、金属棒３，３Ａ，３Ｂの係合部１３，１３Ａ，１３Ｂの外周面１５，１５Ａ，１５Ｂとパイプ５，５Ａ，５Ｂの連続部２３，２３Ａ，２３Ｂの内周面２５，２５Ａ，２５Ｂとの双方を球面状或いはテーパ状に形成したが、係合部１３，１３Ａ，１３Ｂの外周面１５，１５Ａ，１５Ｂのみを球面状或いはテーパ状に形成してもよい。

この場合、連続部２３，２３Ａ，２３Ｂは、径方向に沿って配置された壁部として形成すればよい。

また、上記実施例では、係合部１３，１３Ａ，１３Ｂの外周面１５，１５Ａ，１５Ｂと連続部２３，２３Ａ，２３Ｂの内周面２５，２５Ａ，２５Ｂとが相互に対応する球面状又はテーパ状であったが、係合部１３，１３Ａ，１３Ｂの外周面１５，１５Ａ，１５Ｂの曲率半径を小さく又は傾斜角度を鋭角に設定してもよい。

また、金属棒３，３Ａは、ダンパー１，１Ａの特性に応じて、棒状部７，７Ａを省略してもよい。この場合は、フランジ部１１，１１Ａに隣接して係合部１３，１３Ａを設ければよい。

また、小径部１９，１９Ａ，１９Ｂの内径を段階的に或いは漸次変化させてもよい。

また、実施例２においても、実施例１の変形例のようにテーパ面からなる係合部としてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ ダンパー
３，３Ａ，３Ｂ 金属棒（本体部）
５，５Ａ，５Ｂ パイプ（筒部）
７，７Ａ，７Ｂ 棒状部
１３，１３Ａ，１３Ｂ 係合部
１９，１９Ａ，１９Ｂ 大径部（筒部の一端側）
２１，２１Ａ，２１Ｂ 小径部（筒部の他端側）
２３，２３Ａ，２３Ｂ 連続部
３３ Ｏリング（摩擦部材）

Claims (7)

1. 塑性変形によって衝撃エネルギーを吸収するダンパーであって、
   中空状に形成されて一端側よりも他端側が小径の金属製の筒部と、
   前記筒部の一端側と他端側との間に係合する係合部を備えた金属製の本体部とを備え、
   前記本体部の係合部が前記筒部の他端側に押し込まれることで前記他端側を拡張して前記塑性変形を行わせる、
   ことを特徴とするダンパー。
2. 請求項１記載のダンパーであって、
   前記本体部の係合部は、前記筒部の他端側に向けて漸次小径に形成された、
   ことを特徴とするダンパー。
3. 請求項２記載のダンパーであって、
   前記筒部の前記一端側と前記他端側との間が、前記本体部の係合部に対応して漸次小径となる連続部によって連続する、
   ことを特徴とするダンパー。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のダンパーであって、
   前記本体部の係合部及び前記筒部の連続部は、相互に係合する球面状又はテーパ状に形成された、
   ことを特徴とするダンパー。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のダンパーであって、
   前記本体部は、前記筒部の一端側に挿入嵌合する棒状部を備え、
   前記係合部は、前記棒状部の先端に形成された、
   ことを特徴とするダンパー。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のダンパーであって、
   前記筒部の他端側の肉厚を軸方向で変化させた、
   ことを特徴とするダンパー。
7. 請求項１〜６の何れかに記載のダンパーであって、
   前記本体部と前記筒部との間に相互位置を保持する摩擦部材を設けた、
   ことを特徴とするダンパー。