JP2022013017A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ内の高圧化に耐えて高減衰力の発生を可能とする緩衝器を提供する。【解決手段】緩衝器Ｄは、シリンダ１とシリンダ１内に軸方向へ移動自在に挿入されるロッド２とを備えた伸縮体Ｅと、伸縮体Ｅ内に伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを仕切るとともに伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する通路３ａを有する隔壁部材３と、通路３ａを開閉するバルブＶとを備え、隔壁部材３にはバルブＶに臨む端部から軸方向に突出してバルブＶが着座する環状の内周弁座３１ｃと環状の外周弁座３１ｄおよびバルブＶに臨む端部から軸方向に環状の中間弁座３１ｅが形成され、通路３ａおよび中間弁座３１ｅは、内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとの間に形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、緩衝器に関する。

緩衝器は、たとえば、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともにピストンロッドに連結されるピストンと、ピストンでシリンダ内に区画されるとともに作動油が充填される伸側室と圧側室と、シリンダの外周を覆ってシリンダとの間に作動油を貯留するリザーバを形成する外筒と、伸側室からリザーバへ向かう作動油の流れのみを許容して通過する作動油の流れに抵抗を与える減衰バルブを備えた減衰通路と、ピストンに設けられて圧側室から伸側室へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路と、リザーバから圧側室へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路とを備えている。

このように構成された緩衝器は、整流通路と吸込通路にチェックバルブとして機能するバルブを備えており、これらのバルブによって伸縮作動時に作動油がリザーバ、圧側室、伸側室を順番に巡ってリザーバへ到達するユニフロー型に設定されている。そして、緩衝器は、伸縮作動時にシリンダ内からリザーバへ排出される作動油の流れに減衰通路にて抵抗を与えて、伸縮を妨げる減衰力を発生する。

また、ピストンに設けられたバルブは、環状であって背面側からピストンへ向けてばねで付勢されて、ピストンの整流通路の出口端を取り囲む環状の外周弁座と前記出口端の内周側に設けられた環状の内周弁座とに離着座しており、圧側室からの圧力を受けてピストンから全体が離間すると整流通路を開放する。

特開２０１５－２２４７８０号公報

緩衝器は、たとえば、鉄道車両や構造物を制振対象として、鉄道車両の車体と台車との間や隣り合う鉄道車両同士の車体間、弾性支承される構造物と地盤との間や構造物の柱梁間等に設置されて制振対象の振動を減衰する目的で使用される。

緩衝器の制振対象が前述したように鉄道車両や構造物といった重量物であると、緩衝器には制振対象の振動を抑制するために大きな減衰力の発生が要望される。このような要望を満たすべく緩衝器の減衰力を大きくするには、伸側室の圧力と圧側室の圧力との差を大きくすればよい。

ところが、前述したバルブは、伸側室の圧力が圧側室の圧力よりも高いと、伸側室の圧力を背面で受けてピストンへ向けて押圧されて内周弁座と外周弁座とに着座しつつ中間部がピストン側へ撓むため、伸側室の圧力と圧側室の圧力との差を大きくすると大きく撓んで塑性変形して通路を遮断できなくなる可能性がある。よって、従来の緩衝器には、シリンダ内の高圧化による高減衰力の発生が難しいといった問題がある。

そこで、本発明は、シリンダ内の高圧化に耐えて高減衰力の発生を可能とする緩衝器の提供を目的としている。

前記した課題を解決するために、本発明の緩衝器は、シリンダとシリンダ内に軸方向へ移動自在に挿入されるロッドとを有する伸縮体と、伸縮体内に２つの流体室を仕切るとともに流体室同士を連通する通路を有する隔壁部材と、環状であって隔壁部材に軸方向に遠近可能であって通路を開閉するバルブとを備え、隔壁部材は、バルブに臨む端部から軸方向へ突出してバルブの内周面側が着座する環状の内周弁座と、バルブに臨む端部から軸方向に突出してバルブの外周面側が着座する環状の外周弁座と、バルブに臨む端部から軸方向に突出する中間弁座とを有し、通路と中間弁座とが内周弁座と外周弁座との間に形成される。

このように構成された緩衝器によれば、シリンダ内を従来よりも高圧にして大きな軸方向の力がバルブに作用してもバルブの塑性変形を阻止できる。

また、中間弁座の突出高さは、内周弁座および外周弁座の突出高さと同じか或いは低くてもよい。このように構成された緩衝器によれば、中間弁座がバルブの内周弁座および外周弁座に対する着座を阻害しないので、バルブの塑性変形を防止しつつもバルブによる通路の円滑な遮断を保証できる。

また、通路が隔壁部材に同一円周上に複数設けられており、中間弁座が通路間に設けられるように緩衝器を構成してもよい。このように構成された緩衝器によれば、中間弁座が通路の開口を除いて隔壁部材の全周に亘って設けられるので、中間弁座によってバルブの中間部分が周方向で満遍なく支持されてバルブの疲労を抑制できる。

さらに、中間弁座は、隔壁部材の内周弁座と外周弁座との間に周方向に環状に形成されており、通路は、内周弁座と中間弁座との間および中間弁座と外周弁座との間のそれぞれに複数設けられてもよい。このように構成された緩衝器によれば、バルブの中間部分の全周を切れ目なく支持できるので、より一層バルブの撓みによる疲労を抑制できるとともに、通路が内周弁座と中間弁座との間と外周弁座と中間弁座との間とに設けられているので流路面積も確保できるから緩衝器が高速で伸縮する用途での使用にも支障がない。

そして、緩衝器は、隔壁部材がシリンダ内に移動自在に挿入されるとともにシリンダ内を流体室である伸側室と圧側室とに区画するピストンであって、通路が伸側室と圧側室とを連通し、流体を貯留するリザーバと、伸側室とリザーバとを連通する排出通路と、排出通路に設けられて伸側室からリザーバへ向かう流体の流れのみを許容するとともに流体の流れに抵抗を与える減衰バルブと、リザーバと圧側室とを連通する吸込通路と、吸込通路に設けられてリザーバから圧側室へ向かう流体の流れにのみを許容する吸込チェックバルブとを備え、バルブは、通路を流体が圧側室から伸側室へ向かう方向へ流れのみを許容するチェックバルブとされてもよい。このように構成された緩衝器によれば、ユニフロー型に設定される緩衝器の実用性を向上できる。

以上より、本発明の緩衝器によれば、シリンダ内の高圧化に耐えて高減衰力を発生できる。

一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。 一実施の形態における緩衝器のピストン部分の拡大断面図である。 一実施の形態における緩衝器のピストンの一部拡大断面図である。 一実施の形態における緩衝器のピストンの平面図である。 一実施の形態の第１変形例の緩衝器のピストンの平面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、一実施の形態における緩衝器Ｄは、シリンダ１とシリンダ１内に軸方向へ移動自在に挿入されるロッド２とを備えた伸縮体Ｅと、伸縮体Ｅ内に２つの流体室としての伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを仕切るとともに伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する通路３ａを有する隔壁部材としてのピストン３と、環状であってピストン３に軸方向に遠近可能であって通路３ａを開閉するバルブＶとを備えている。そして、この緩衝器Ｄの場合、たとえば、図示しない鉄道車両における車体と台車との間に介装されて使用され、車体および台車の振動を抑制する。

以下、緩衝器Ｄの各部について詳細に説明する。伸縮体Ｅは、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１の外周に設けられる外筒１２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されるロッド２とを備えている。

シリンダ１の図１中左端には、環状のロッドガイド１０が嵌合されており、シリンダ１の図１中右端はバルブケース１１で閉塞されている。また、シリンダ１は、バルブケース１１とともに図１中右端がボトムキャップ１３で閉塞された外筒１２内に収容されている。シリンダ１と外筒１２との間には、環状であって作動油等の流体が気体とともに貯留されるリザーバＲが形成されている。

外筒１２の図１中左端の開口部は、外筒１２に取付けられるロッドガイド１０によって閉塞されている。そして、シリンダ１とバルブケース１１とは、外筒１２に固定されるロッドガイド１０とボトムキャップ１３とで挟持されて外筒１２内に収容されるとともに外筒１２に対して固定されている。

ロッド２は、ロッドガイド１０内に摺動自在に挿通されてシリンダ１内に挿入されており、ロッドガイド１０によって軸方向への移動が案内される。伸縮体Ｅは、このようにシリンダ１とロッド２とを備えており、シリンダ１に対してロッド２が軸方向に移動可能となっていて、シリンダ１に対するロッド２の軸方向への移動によって伸縮する。

また、ロッド２は、図２に示すように、図２中右端となる先端に外径が小径であって外周に隔壁部材としてのピストン３が装着される小径部２ａと、小径部２ａの先端外周に設けられた螺子部２ｂと、小径部２ａと小径部２ａより図２中左方側との境に形成される第１段部２ｃと、第１段部２ｃよりも図２中左方側に設けられる第２段部２ｄおよび第３段部２ｅとを備えている。このように、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、ロッド２は、先端側にて外径が３段階に小径となる形状となっている。

ピストン３は、環状であってロッド２の小径部２ａに装着されてシリンダ１内に移動自在に挿入されており、シリンダ１内を作動油等の流体が充填される伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画している。なお、流体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体の使用もできる。また、流体を液体に代えて気体としてもよい。

ピストン３は、本実施の形態では、図２に示すように、軸方向に分割される第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを備えて構成されている。第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とは、ともに環状であって、軸方向に重ねると一体となってピストン３を形成する。

第１ピストン分割体３１は、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、可鍛鋳鉄、合金鋳鉄、白鋳鉄等といった鋳鉄を材料として形成されている。鋳鉄は、炭素を２．１４から６．６７％、ケイ素を約１から３％の範囲で含む鉄の三元合金であって耐摩耗性に優れる特徴を持っている。第１ピストン分割体３１は、円環状であって、図１中右端側となる分割面Ａ１側の外周に周方向に沿って形成されて第２ピストン分割体３２の図１中左端となる分割面Ａ２側端に対向する環状凹部３１ａと、分割面Ａ１から反分割面Ｂ１に軸方向に開口する複数の第１ポート３１ｂと、反分割面Ｂ１側端から軸方向に突出してバルブＶの内周側面が着座する環状の内周弁座３１ｃと、反分割面Ｂ１側端から軸方向に突出してバルブＶの外周側面が着座する環状の外周弁座３１ｄと、内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとの間に形成され反分割面Ｂ１側端から軸方向に突出する中間弁座３１ｅとを備えている。

図３に示すように、中間弁座３１ｅの端面Ｗは、内周弁座３１ｃの端面Ｘと外周弁座３１ｄの端面Ｙとを含む平面である仮想平面Ｚよりも低くなっている。つまり、第１ピストン分割体３１の軸方向で、中間弁座３１ｅの反分割面Ｂ１側端からの突出高さは、内周弁座３１ｃの端面Ｘおよび外周弁座３１ｄの端面Ｙの両者を含む仮想平面Ｚよりも低くなっている。

また、中間弁座３１ｅには、図４に示すように、第１ピストン分割体３１の第１ポート３１ｂが形成されている。つまり、中間弁座３１ｅは、第１ポート３１ｂ，３１ｂ間に設けられている。よって、中間弁座３１ｅは、円環を第１ポート３１ｂで分断された円弧状の複数の部分をもって内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとの間に形成されている。後述するように、第１ポート３１ｂは通路３ａを形成する。よって、中間弁座３１ｅは、通路３ａ間に設けられている。

第２ピストン分割体３２は、炭素を０．０２から２．１４％の範囲で含む炭素鋼を材料として形成されている。炭素鋼は、高い強度を持っており、第２ピストン分割体３２は、第１ピストン分割体３１よりも高い強度を備えている。そして、第２ピストン分割体３２は、円環状であって、外周に周方向に沿って形成される第１シール溝３２ａと、図１中左端となる分割面Ａ２側端に周方向に沿って形成される環状溝３２ｂと、反分割面Ｂ２から軸方向に開口して環状溝３２ｂに通じる複数の第２ポート３２ｃとを備えており、内周に符示しない螺子溝を有してロッド２の螺子部２ｂに螺着されている。

第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とは、ともに外径が同一であって、また、ロッド２の小径部２ａの外周に装着可能な内径を備えている。そして、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２との中心を合わせて第２ピストン分割体３２に第１ピストン分割体３１を軸方向に重ねると、第１ピストン分割体３１の各第１ポート３１ｂと第２ピストン分割体３２の環状溝３２ｂとは、互いに対向するように配置されている。

このように構成された第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とは、互いに分割面Ａ１，Ａ２同士を対向させて軸方向に重ねられて使用される。そして、第１ピストン分割体３１の内周にロッド２の小径部２ａを挿入した後、第２ピストン分割体３２をロッド２の小径部２ａの外周に形成された螺子部２ｂに螺着する。すると、第１ピストン分割体３１がロッド２の第１段部２ｃと第２ピストン分割体３２とで挟持されてロッド２に固定される。さらに、第２ピストン分割体３２よりも螺子部２ｂの先端側には、ピストンナット１５が螺着される。このように、ピストンナット１５をロッド２の螺子部２ｂに螺着すると、第２ピストン分割体３２とピストンナット１５とでダブルナットを構成して、第２ピストン分割体３２の弛みが防止されて、ロッド２からのピストン３の脱落が防止される。なお、第２ピストン分割体３２の内周に螺子溝を設けずにピストンナット１５のみによって、ピストン３をロッド２に固定するようにしてもよい。このようにロッド２に固定された第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とは、ロッド２の小径部２ａの外周にて一体的に保持され、協働してピストン３として機能する。

また、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とが重ねられると第１ポート３１ｂと環状溝３２ｂとが対向して、第１ポート３１ｂと第２ポート３２ｃとは、互いに連通されて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する通路３ａを形成する。

さらに、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とが重ねられると、第１ピストン分割体３１の外周に設けられた環状凹部３１ａは、第２ピストン分割体３２の分割面Ａ２に対向して、ピストン３の外周を取り囲む環状の第２シール溝を形成する。

この環状凹部３１ａで形成される第２シール溝内には、円環状であってシリンダ１とピストン３との間をシールするシール部材４が収容される。シール部材４は、シリンダ１の内周面に摺接するシールリング４ａと、シールリング４ａの内周側に配置されるＯリング４ｂとを備えて構成されている。

シールリング４ａは、合成樹脂製であって、シリンダ１の内周面に摺接しており、シリンダ１との間を作動油が通過するのを阻止するとともに、ピストン３の移動の滑らかな移動を妨げないよう自己潤滑性を備えている。また、Ｏリング４ｂは、シールリング４ａの内周面とピストン３の環状凹部３１ａの底面とに密着してシールリング４ａとピストン３との間を閉鎖して環状凹部３１ａ内を作動油が通過するのを阻止する。このように、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、シール部材４は、シールリング４ａとＯリング４ｂとで構成されているが、単一部品で構成されるものであってもよい。

シール部材４をピストン３の外周に装着するには、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを重ねて一体化する前に、第１ピストン分割体３１の分割面Ａ１側から環状凹部３１ａ内にシール部材４を収容すればよい。環状凹部３１ａは、第１ピストン分割体３１の分割面Ａ１側が開放されているので、環状凹部３１ａへのシール部材４を装着にはシール部材４を拡径させる必要はなく、何らシール部材４へ負荷をかけずに環状凹部３１ａへシール部材４を装着できる。

このように、第１ピストン分割体３１へシール部材４を組み付けした後、第１ピストン分割体３１を第２ピストン分割体３２へ重ねれば、ピストン３を形成できる。

なお、第２ピストン分割体３２の外周に設けられた第１シール溝３２ａ内には、シリンダ１の内周に摺接してピストン３の軸方向の移動を案内する環状のピストンリング５が装着される。

このように構成されたピストン３は、前述した通り、ロッド２の小径部２ａの外周に装着される。具体的には、ロッド２の先端には、コイルばね１６、環状のバルブＶおよびピストン３が順に組み付けられる。ピストン３は、前述した通り、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とが互いの分割面Ａ１，Ａ２同士を密着させた状態でロッド２の小径部２ａの外周に固定される。隔壁部材としてのピストン３の図１中上端となる伸側室側端にバルブＶが積層される。ピストン３のバルブＶに臨む端部には、前述した通り、内周弁座３１ｃ、外周弁座３１ｄおよび中間弁座３１ｅが設けられている。よって、内周弁座３１ｃ、外周弁座３１ｄおよび中間弁座３１ｅは、ともに隔壁部材としてのピストン３のバルブＶに臨む端部からバルブＶ側へ向けて突出して設けられている。なお、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、ピストン３の第１ピストン分割体３１の反分割面Ｂ１がバルブＶに臨む端部となる。

バルブＶは、高炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等といったばね鋼を材料として形成されている。ばね鋼は、弾性限および耐疲労限に優れる特徴を持っている。バルブＶは、環状であって第１ピストン分割体３１の内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄに軸方向で対向しており、ロッド２の第１段部２ｃと第２段部２ｄとの間の外周に軸方向移動自在に嵌合されている。つまり、バルブＶは、外周弁座３１ｄの外径よりも大きな外径を持ち、内周弁座３１ｃの外径よりも小さな内径を持っており、ピストン３に当接する状態では、内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとに着座する。このように、バルブＶがピストン３に当接する状態となると、バルブＶの内周面側は、内周弁座３１ｃに着座し、バルブＶの外周面側は、外周弁座３１ｄに着座する。

より詳細には、本実施の形態の緩衝器ＤにおけるバルブＶは、内径が２０ｍｍ程度、外径が４０ｍｍ程度で、１．２ｍｍから２．０ｍｍ程度の板厚の環状板とされていて高い撓み剛性を備えている。よって、バルブＶの内側と外側とを支持した状態で中間部分を撓ませるには非常に大きな力を必要とする。

そして、バルブＶは、ピストン３に対して軸方向で遠近可能であって、ピストン３における第１ピストン分割体３１の内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとに着座した状態では通路３ａを閉塞し、ピストン３から全体が離間すると通路３ａを開放する。バルブＶは、第２段部２ｄに当接すると、それ以上は、図１中左方への移動が規制され、ピストン３から最大に離間するリフト量が第２段部２ｄの設置位置によって設定されている。コイルばね１６は、第３段部２ｅとバルブＶとの間に介装されており、バルブＶをピストン３に当接させるように付勢している。

よって、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、バルブＶは、背面側となる反ピストン側からコイルばね１６によって付勢されている。そして、バルブＶは、伸側室Ｒ１の圧力が圧側室Ｒ２の圧力より高いとピストン３の内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄに着座して通路３ａを遮断する。他方、バルブＶは、圧側室Ｒ２の圧力が伸側室Ｒ１の圧力よりも高くなり通路３ａを通じて正面側となるピストン３側に作用する圧側室Ｒ２の圧力による力がコイルばね１６の付勢力を上回るとピストン３から離間して通路３ａを開放する。このようにバルブＶは、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、通路３ａを圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう作動油の流れのみを許容し、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう方向の作動油の流れに対してはバルブＶを内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄに着座させて通路３ａを閉塞するチェックバルブを構成している。

バルブＶの背面側に作用する伸側室Ｒ１の圧力が正面側に作用する圧側室Ｒ２の圧力よりも高くなっても、両者の差圧が小さい場合には、前記中間部分はさほど撓まないが、シリンダ１内を高圧化して大きな減衰力を得る場合には、バルブＶに作用する伸側室Ｒ１の圧力が高くなって前記中間部分も撓むようになる。

バルブＶがこのように伸側室Ｒ１から高圧を受けて中間部分を撓ませると、当該中間部分が中間弁座３１ｅに当接してバルブＶの正面側を支持して、バルブＶがそれ以上撓むのを阻止する。バルブＶの中間部分を撓ませる力を大きくしていくと撓み量が増えてやがてはバルブＶが降伏して塑性変形する。中間弁座３１ｅは、バルブＶの撓み量が塑性変形する撓み量に到達する前にバルブＶの中間部分に当接してバルブＶの塑性変形を阻止する。

このように内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとの間に中間弁座３１ｅを設けると、バルブＶの中間部を中間弁座３１ｅが支持できるようになるので、バルブＶが大きく変形して塑性変形してしまうのを防止できる。

また、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、中間弁座３１ｅが隔壁部材としてのピストン３の端面からの突出高さは、内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄの双方の突出高さより低くなっている。具体的には、中間弁座３１ｅの端面Ｗが内周弁座３１ｃの端面Ｘと外周弁座３１ｄの端面Ｙとを含む仮想平面Ｚよりも低い位置にある。よって、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、バルブＶに何ら力をかけず無負荷状態でバルブＶをピストン３に重ねて内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄに着座させた状態では、バルブＶの内側と外側の中間部分は中間弁座３１ｅに当接しない。

そして、中間弁座３１ｅの端面Ｗは、前記仮想平面Ｚに対してバルブＶの中間部分の撓みが弾性変形の範囲内に収まるようにバルブＶの中間部分の撓み量を制限できる位置に配置されている。バルブＶが内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとで支持された状態で支持されていない中間部分をピストン３側へ向けて撓ませて弾性変形の範囲を超えて塑性変形する撓み量は、バルブＶの内外径および板厚と材料によって異なるが、中間弁座３１ｅの端面Ｗと仮想平面Ｚとの距離は、バルブＶが弾性変形の範囲を丁度超えて塑性変形するときのバルブＶの中間弁座３１ｅと軸方向で対向する部分の撓み量Ｌｍａｘよりも短くしておけば、バルブＶの塑性変形を阻止できる。よって、中間弁座３１ｅの端面Ｗと仮想平面Ｚとの軸方向の距離をＬ１とすると、距離Ｌ１が０≦Ｌ１＜Ｌｍａｘを満たすように、中間弁座３１ｅの位置を決定すればよい。バルブＶが塑性変形する撓み量は、バルブＶの内外径および板厚と材料によって異なるので、バルブＶの仕様に応じて撓み量Ｌｍａｘを求めて中間弁座３１ｅの端面Ｗの位置を決定すればよい。また、中間弁座３１ｅの端面Ｗは、仮想平面Ｚを反ピストン側へ超えなければ接するようにしてもよく、その場合は、バルブＶが内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄに着座する状態で中間弁座３１ｅにも当接するので、この場合は、バルブＶの中間部分も支持して撓みを規制するようにできる。

つづいて、ロッドガイド１０には、伸側室Ｒ１とリザーバＲとを連通する排出通路１０ａが設けられている。排出通路１０ａには、伸側室Ｒ１からリザーバＲへ向かう作動油の流れのみを許容しつつ通過する作動油の流れに抵抗を与えるとともに、その逆向きの流れを阻止する減衰バルブ１０ｂが設けられており、排出通路１０ａは、伸側室Ｒ１からリザーバＲへ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。

また、バルブケース１１には、リザーバＲと圧側室Ｒ２を連通する吸込通路１１ａが設けられている。吸込通路１１ａには、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容して、その逆向きの流れを阻止する吸込チェックバルブ１１ｂが設けられており、吸込通路１１ａは、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。

緩衝器Ｄは、以上のように構成され、以下に、緩衝器Ｄの作動について説明する。まず、シリンダ１に対してロッド２が図１中左方へ移動して緩衝器Ｄが伸長作動する場合の作動について説明する。緩衝器Ｄが伸長作動すると、ピストン３がシリンダ１に対して図１中左方へ移動するので、伸側室Ｒ１が圧縮され圧側室Ｒ２が拡大される。

この場合、バルブＶが内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄに着座してピストン３に設けられている通路３ａが閉塞されるため、伸側室Ｒ１内の作動油は、排出通路１０ａの減衰バルブ１０ｂを通過してリザーバＲへ排出されする。このような作動油の移動に対して減衰バルブ１０ｂによって抵抗が与えられるため、伸側室Ｒ１内の圧力は、上昇してリザーバＲ内の圧力よりも高くなる。また、圧側室Ｒ２は、ピストン３の移動によって容積が拡大して作動油が不足するが、この不足分の作動油は、吸込チェックバルブ１１ｂが開弁して吸込通路１１ａを介してリザーバＲから圧側室Ｒ２に供給される。よって、圧側室Ｒ２内の圧力は、ほぼリザーバＲ内の圧力と等しくなる。

このように緩衝器Ｄの伸長作動時には、ピストン３の伸側室Ｒ１側面に作用する伸側室Ｒ１の圧力がピストン３の圧側室Ｒ２側面に作用する圧側室Ｒ２内の圧力よりも高くなって、緩衝器Ｄは、伸長作動を妨げる伸側減衰力を発生する。また、シリンダ１内からロッド２が退出する体積分の作動油は、リザーバＲから圧側室Ｒ２に供給されて、シリンダ１内から退出するロッド２の体積補償がなされる。

つづいて、シリンダ１に対してロッド２が図１中右方へ移動して緩衝器Ｄが収縮作動する場合の作動について説明する。緩衝器Ｄが収縮作動すると、ピストン３がシリンダ１に対して図１中右方へ移動するので、圧側室Ｒ２が圧縮されるとともに伸側室Ｒ１が拡大される。

この場合、バルブＶの全体がピストン３に対して遠ざかるように移動して内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄから離間し、ピストン３に設けられている通路３ａを開放するとともに、吸込チェックバルブ１１ｂが閉じて吸込通路１１ａを遮断するため、圧側室Ｒ２内の作動油は、通路３ａを通過して伸側室Ｒ１へ移動する。また、緩衝器Ｄの収縮作動時には、シリンダ１内にロッド２が侵入するため、シリンダ１内でロッド２がシリンダ１内に侵入する体積分の作動油が過剰となる。このシリンダ１内で過剰となる作動油は、排出通路１０ａの減衰バルブ１０ｂを通過してリザーバＲへ排出される。このような作動油の移動に対して減衰バルブ１０ｂによって抵抗が与えられるため、伸側室Ｒ１内の圧力は、上昇してリザーバＲ内の圧力よりも高くなる。また、圧側室Ｒ２は、通路３ａによって伸側室Ｒ１に連通された状態となるので、圧側室Ｒ２内の圧力と伸側室Ｒ１内の圧力とはほぼ等しくなる。

このように緩衝器Ｄの収縮作動時には、ピストン３の伸側室Ｒ１側面に作用する伸側室Ｒ１の圧力とピストン３の圧側室Ｒ２側面に作用する圧側室Ｒ２内の圧力とがほぼ等しくなるが、ピストン３の伸側室Ｒ１内の圧力を受ける受圧面積よりも圧側室Ｒ２内の圧力を受ける受圧面積の方が大きいため、緩衝器Ｄは、収縮作動を妨げる圧側減衰力を発生する。また、シリンダ１内へロッド２が侵入する体積分の作動油は、シリンダ１内からリザーバＲへ排出されて、シリンダ１内へ侵入するロッド２の体積補償がなされる。このように、緩衝器Ｄは、伸縮作動を呈すると減衰力を発生して、制振対象の振動を減衰させる。

本実施の形態の緩衝器Ｄでは、シリンダ１とシリンダ１内に軸方向へ移動自在に挿入されるロッド２とを有する伸縮体Ｅと、伸縮体Ｅ内に伸側室（流体室）Ｒ１と圧側室（流体室）Ｒ２とを仕切るとともに同一円周上に伸側室（流体室）Ｒ１と圧側室（流体室）Ｒ２とを連通する通路３ａを有するピストン（隔壁部材）３と、環状であってピストン（隔壁部材）３に軸方向に遠近可能であって通路３ａを開閉するバルブＶとを備え、ピストン（隔壁部材）３は、バルブＶが離着座する内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとの間に中間弁座３１ｅを備えている。緩衝器Ｄの伸長作動時に、伸側室Ｒ１の大きな圧力がバルブＶの背面側に作用してバルブＶの内周と外周が内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとで支持された状態で中間部分が撓むと、バルブＶが塑性変形する前に中間弁座３１ｅが中間部分の正面側に当接してバルブＶのそれ以上の撓みを規制する。よって、バルブＶは、塑性変形することなく、伸側室Ｒ１の圧力が低下すると復元力で平らな元の環状板の形状に戻るので、緩衝器Ｄの伸長作動時には、内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとに着座して通路３ａを遮断できる。すると、緩衝器Ｄは、バルブＶが通路３ａを開いたままとなることがなくなり、設計通りに減衰力を発揮できる。

よって、緩衝器Ｄの伸縮作動時においてシリンダ１内を従来よりも高圧にして大きな軸方向の力がバルブＶに作用してもバルブＶの塑性変形を阻止できるので、本実施の形態の緩衝器Ｄによれば、シリンダ１内の高圧化に耐えて高減衰力の発生が可能となる。

また、本実施の形態の緩衝器Ｄは、中間弁座３１ｅの突出高さが内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄの突出高さよりも低くなるように構成されている。このように構成された緩衝器Ｄによれば、中間弁座３１ｅの突出高さが内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄの突出高さよりも低いので、バルブＶの撓み剛性を大きくしても中間弁座３１ｅがバルブＶの内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄへの着座を妨げない。したがって、このように構成された緩衝器Ｄによれば、中間弁座３１ｅがバルブＶの内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄに対する着座を阻害しないので、バルブＶの塑性変形を防止しつつもバルブＶによる通路３ａの円滑な遮断を保証でき、バルブＶの撓み剛性を大きくできるためより高い減衰力の発生も可能となる。なお、中間弁座３１ｅがバルブＶの内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄへの着座を妨げないようにするには、中間弁座３１ｅの突出高さは、内周弁座３１ｃおよび外周弁座３１ｄの突出高さと同じであってもよい。つまり、中間弁座３１ｅの端面Ｗが内周弁座３１ｃの端面Ｘと外周弁座３１ｄの端面Ｙを含む仮想平面Ｚに接する位置に配置されてもよい。

さらに、中間弁座３１ｅは、バルブＶの塑性変形を阻止できればよいので、バルブＶの内周弁座３１ｃと外周弁座３１ｄとの対向部分の間の中間部分を周方向で離間して部分的に支持するものであってもよい。

なお、本実施の形態の緩衝器Ｄにおける中間弁座３１ｅには、通路３ａが形成されるため、中間弁座３１ｅは、通路３ａの開口を除いてピストン３の全周に亘って設けられる。このように、中間弁座３１ｅが通路３ａ間に設けられると、中間弁座３１ｅがバルブＶの中間部分を周方向で満遍なく支持するので、バルブＶの中間部分の撓みが周方向で満遍なく抑制されてバルブＶの疲労を抑制できる。

また、緩衝器Ｄの伸長時には、バルブＶがピストン３における通路３ａを遮断し、緩衝器Ｄの収縮時には、バルブＶがピストン３から離間して通路３ａを開放する。このように、緩衝器Ｄが伸縮を繰り返すと、バルブＶが第１ピストン分割体３１に衝突を繰り返す。バルブＶが当接する第１ピストン分割体３１に求められるのは耐摩耗性であり、耐摩耗性に優れる材料は強度面で不利な場合があってピストンの全部を耐摩耗性に優れる材料で形成すると、緩衝器に高減衰力を発生させるべく緩衝器の伸縮時にシリンダ１内を高圧にして使用するとピストンの強度が不足する場合がある。

ところが、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、ピストン３は、軸方向に分割される第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを備えており、バルブＶが衝突する第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とが異なる材料で形成されており、第１ピストン分割体３１より第２ピストン分割体３２の方が高い強度を持っている。よって、緩衝器Ｄの伸縮作動時においてシリンダ１内を従来よりも高圧にしても大きな軸方向の力がピストン３に作用しても、強度の高い第２ピストン分割体３２が強度面で劣る第１ピストン分割体３１を軸方向で支持するので、第１ピストン分割体３１の変形を阻止できる。また、強度面で劣る第１ピストン分割体３１の変形を強度面で優れる第２ピストン分割体３２で支持できるので、緩衝器Ｄが高速で伸縮する用途で使用するために通路３ａの流路面積を大きくしても第１ピストン分割体３１の変形を阻止できる。よって、本実施の形態の緩衝器Ｄによれば、シリンダ１内のより一層の高圧化が可能となり更なる高減衰力の発生が可能となる。

また、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、第２ピストン分割体３２がロッド２の螺子部２ｂに螺着されて第１ピストン分割体３１を第２ピストン分割体３２とロッド２の第１段部２ｃとで挟持する構造を採用しているので、シリンダ１内の圧力によってピストン３に作用する力が高い強度を持つ第２ピストン分割体３２を介して伝達されるので、第１ピストン分割体３１の内周部に過大なせん断力が作用するのを防止できる。よって、このように構成された緩衝器Ｄによれば、強度面で劣る第１ピストン分割体３１をより一層保護できる。

また、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、バルブＶが第１ピストン分割体３１より高い強度を持つ材料で形成されているので、シリンダ１内の高圧化に対してバルブＶの変形も阻止できる。

なお、第１ピストン分割体３１を鋳鉄で形成し、バルブＶをばね鋼で形成するとよい。鋳鉄は、耐摩耗性に優れているためバルブＶの繰り返しの衝突による摩耗にも耐えうるため第１ピストン分割体３１の材料として最適となり、ばね鋼は、弾性限および耐疲労限に優れるため、伸側室Ｒ１から反ピストン側面となる背面側から高い圧力を受けるとともに繰り返しピストン３に衝突するバルブＶの材料として最適となる。以上の通り、第１ピストン分割体３１を鋳鉄で形成し、バルブＶをばね鋼で形成した緩衝器Ｄによれば、第１ピストン分割体３１の摩耗による劣化を低減できるとともにバルブＶの変形や疲労といった劣化を低減できる。

さらに、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、第１ピストン分割体３１が反分割面Ｂ１側から分割面Ａ１側へ通じる第１ポート３１ｂを備え、第２ピストン分割体３２が反分割面Ｂ２側から分割面Ａ２側へ通じる第２ポート３２ｃを備え、第２ピストン分割体３２の分割面Ａ２側に周方向に沿って形成される第１ポート３１ｂと第２ポート３２ｃとの双方に連通する環状溝３２ｂを備えている。このように構成された緩衝器Ｄによれば、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを重ねる際に周方向にて位置合わせしなくとも第１ポート３１ｂと第２ポート３２ｃとが環状溝３２ｂを通じて連通されるので、ピストン３に通路３ａを設ける場合に緩衝器Ｄの組み立てが容易となる。環状溝は、第２ピストン分割体３２ではなく、第１ピストン分割体３１の分割面Ａ１に設けられてもよい。

また、本実施の形態の緩衝器Ｄは、作動油（流体）を貯留するリザーバＲと、伸側室Ｒ１とリザーバＲとを連通する排出通路１０ａと、排出通路１０ａに設けられて伸側室Ｒ１からリザーバＲへ向かう作動油（流体）の流れのみを許容するとともに作動油（流体）の流れに抵抗を与える減衰バルブ１０ｂと、リザーバＲと圧側室Ｒ２とを連通する吸込通路１１ａと、吸込通路１１ａに設けられてリザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう作動油（流体）の流れにのみを許容する吸込チェックバルブ１１ｂとを備え、バルブＶは、通路３ａを作動油（流体）が圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう方向へ流れのみを許容するチェックバルブとされている。このように構成された緩衝器Ｄは、伸縮作動を呈すると、作動油（流体）がリザーバＲ、圧側室Ｒ２、伸側室Ｒ１を順に経てリザーバＲへ一方通行で還流されるユニフロー型の緩衝器に設定される。ユニフロー型に設定された緩衝器Ｄでは、収縮時には縮小する圧側室Ｒ２から移動する作動油（流体）の全量が伸側室Ｒ１へ通路３ａを介して移動する。よって、ユニフロー型に設定された緩衝器Ｄにおける通路３ａを通過する作動油量（流体量）は、伸縮時に伸側室と圧側室とを作動油(流体)がリザーバを介さずに行き来するバイフロー型に設定される緩衝器のピストンに設けられた通路を通過する作動油量（流体量）よりも多くなる。このように、ユニフロー型に設定される緩衝器Ｄでは、ピストン３に設けられる通路３ａの流路面積の大型化の要求が高い。

そのため、ピストン３をバルブＶが離着座する第１ピストン分割体３１と、高い強度を持つ第２ピストン分割体３２とを備えた構造は、シリンダ１内の高圧化によってより多くの作動油（流体）の通過を許容せざるを得なくなるユニフロー型の緩衝器Ｄに最適となり、ユニフロー型の緩衝器Ｄの実用性を向上できる。

また、ピストン３は、軸方向に分割される第１ピストン分割体３１と第１ピストン分割体３１に軸方向で対向する第２ピストン分割体３２とを備え、シール部材４が第１ピストン分割体３１の分割面Ａ１側の外周に設けられる環状凹部３１ａに収容されている。

このように構成された緩衝器Ｄでは、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを重ねる前にシール部材４を拡径させずとも環状凹部３１ａに収容でき、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを重ねると、環状凹部３１ａに第２ピストン分割体３２の分割面Ａ２が対向してピストン３の外周に第２シール溝が形成される。すると、環状凹部３１ａ内の収容されたシール部材４は、ピストン３に対して軸方向へ移動しようとしても、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とで軸方向に挟まれる格好となって移動できず、環状凹部３１ａから抜け出ることがない。

そして、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、シール部材４をピストン３に装着する場合、予め第１ピストン分割体３１の環状凹部３１ａ内に何ら負荷をかけずにシール部材４を収容した後、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを重ねるだけでピストン３にシール部材４を装着できる。また、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、シール部材４をピストン３から取り外す場合、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを分離した後、シール部材４を第１ピストン分割体３１の環状凹部３１ａ内から簡単に取り外せる。

よって、本実施の形態の緩衝器Ｄによれば、シール部材４を拡径させるような無理な力を作用させる必要がなく、容易にシール部材４をピストン３の外周に装着できる。したがって、緩衝器Ｄに大きな減衰力を発生させるためのシリンダ１内の高圧化に伴って、シール部材４の強度を高くした結果、シール部材４の拡径が難しくなっても、シール部材４のピストン３への装着にあたってシール部材４を拡径させる必要はないので、シール部材４をピストン３に容易に着脱できる。したがって、本実施の形態の緩衝器Ｄによれば、シール部材４の高強度化を図ってもシール部材４のピストン３への着脱を容易にできる。

なお、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、第１ピストン分割体３１の分割面Ａ１側の外周にシール部材４を収容する環状凹部３１ａを設けているが、第１ピストン分割体３１の環状凹部３１ａを廃止して第２ピストン分割体３２の分割面Ａ２側の外周にシール部材４を収容する環状凹部を設けてもよい。このようにしても、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを重ねる前にシール部材４を拡径する作業をせずとも第２ピストン分割体３２に組み付け可能となるので、シール部材４の高強度化を図ってもシール部材４のピストン３への着脱を容易にできる。

さらに、第１ピストン分割体３１の分割面Ａ１側の外周と第２ピストン分割体３２の分割面Ａ２側の外周との双方に互いに軸方向で対向する環状凹部を設けて、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを重ねた際に、これら環状凹部でピストン３の外周にシール部材４を収容する一つの第２シール溝が形成されるようにしてもよい。このようにしても、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを重ねる際にシール部材４を拡径する作業をせずともピストン３の外周に組み付け可能となるので、シール部材４の高強度化を図ってもシール部材４のピストン３への着脱を容易にできる。

なお、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とは、軸方向で重ねて組み合わせられるとピストン３として機能できる限り、形状は任意に変更可能であって、分割面Ａ１，Ａ２に凹凸を備えていてもよい。

また、前述したように、ピストン３は、本実施の形態では、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とで構成されているのでよりシリンダ１内のより一層の高圧化を図れるが、ピストン３は、複数の分割体で構成されるのではなく、分離不能な単一部品で構成されてもよい。さらに、ピストン３は、第１ピストン分割体３１と第２ピストン分割体３２とを含んで３つ以上のピストン分割体で構成されてもよい。

さらに、前述したように、バルブＶの疲労を抑制するには、なるべくバルブＶの中間部分の全周を広範にわたって中間弁座３１ｅで支持できるとよい。そのため、図５に示した一実施の形態の第１変形例の緩衝器のピストン４１のように、内周弁座４１ａと外周弁座４１ｂとの間に円環状の中間弁座４１ｃを備えるとともに、内周弁座４１ａと中間弁座４１ｃとの間と外周弁座４１ｂと中間弁座４１ｃとの間とに通路４１ｄ，４１ｅを備えて、流路面積の確保とバルブＶの中間部分の全周に亘る広範な支持とを実現してもよい。

このように構成された緩衝器によれば、バルブＶの中間部分の全周を切れ目なく支持できるので、より一層バルブＶの撓みによる疲労を抑制できるとともに、通路４１ｄ，４１ｅが内周弁座４１ａと中間弁座４１ｃとの間と外周弁座４１ｂと中間弁座４１ｃとの間とに設けられているので流路面積も確保できるから緩衝器Ｄが高速で伸縮する用途での使用にも支障がない。

なお、前述した実施の形態の緩衝器Ｄでは、隔壁部材をピストン３としているがピストン３ではなくバルブケース１１を隔壁部材として、バルブケース１１が内周弁座、外周弁座および中間弁座を備えてもよいし、ピストン３とバルブケース１１をともに隔壁部材として、これらに内周弁座、外周弁座および中間弁座を設けてもよい。この場合、圧側室Ｒ２とリザーバＲが流体室となる。

なお、緩衝器Ｄは、ユニフロー型の緩衝器とされているが、伸縮作動時に伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とで作動油が行き来するバイフロー型の緩衝器とされてもよい。また、排出通路１０ａ、減衰バルブ１０ｂおよび吸込通路１１ａについては、設置個所を図示した箇所以外にしてもよい。また、緩衝器Ｄの制振対象は、鉄道車両および構造物に限定されるものではなく、鞍乗車両、自動車、その他の機械等としてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

１・・・シリンダ、２・・・ロッド、３，４１・・・ピストン（隔壁部材）、３ａ，４１ｄ，４１ｅ・・・通路、３１ｃ，４１ａ・・・内周弁座、３１ｄ，４１ｂ・・・外周弁座、３１ｅ，４１ｃ・・・中間弁座、Ｂ１・・・反分割面（バルブに臨む端部）、Ｄ・・・緩衝器、Ｅ・・・伸縮体、Ｒ・・・リザーバ(流体室)、Ｒ１・・・伸側室(流体室)、Ｒ２・・・圧側室(流体室)、Ｖ・・・バルブ、Ｗ・・・中間弁座の端面、Ｘ・・・内周弁座の端面、Ｙ・・・外周弁座の端面、Ｚ・・・仮想平面

Claims (5)

1. シリンダと前記シリンダ内に軸方向へ移動自在に挿入されるロッドとを有する伸縮体と、
   前記伸縮体内に２つの流体室を仕切るとともに前記流体室同士を連通する通路を有する隔壁部材と、
   環状であって前記隔壁部材に軸方向に遠近可能であって前記通路を開閉するバルブとを備え、
   前記隔壁部材は、前記バルブに臨む端部から前記軸方向に突出して前記バルブの内周面側が着座する環状の内周弁座と、前記バルブに臨む端部から前記軸方向へ突出し前記バルブの外周面側が着座する環状の外周弁座と、前記バルブに臨む端部から前記軸方向へ突出する中間弁座とを有し、
   前記通路および前記中間弁座は、前記内周弁座と前記外周弁座との間に形成される
   ことを特徴とする緩衝器。
2. 前記中間弁座の突出高さは、前記内周弁座および前記外周弁座の突出高さと同じか或いは低い
   ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 前記通路は、前記隔壁部材に同一円周上に複数設けられており、
   前記中間弁座は、前記通路間に設けられる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器。
4. 前記中間弁座は、前記隔壁部材の前記内周弁座と前記外周弁座との間に周方向に環状に形成されており、
   前記通路は、前記内周弁座と前記中間弁座との間および前記中間弁座と前記外周弁座との間のそれぞれに複数設けられる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器。
5. 前記隔壁部材は、前記シリンダ内に移動自在に挿入されるとともに前記シリンダ内を流体室である伸側室と圧側室とに区画するピストンであって、
   前記通路は、前記伸側室と前記圧側室とを連通し、
   流体を貯留するリザーバと、
   前記伸側室と前記リザーバとを連通する排出通路と、
   前記排出通路に設けられて前記伸側室から前記リザーバへ向かう前記流体の流れのみを許容するとともに前記流体の流れに抵抗を与える減衰バルブと、
   前記リザーバと前記圧側室とを連通する吸込通路と、
   前記吸込通路に設けられて前記リザーバから前記圧側室へ向かう前記流体の流れにのみを許容する吸込チェックバルブとを備え、
   前記バルブは、前記通路を前記流体が前記圧側室から前記伸側室へ向かう方向へ流れのみを許容するチェックバルブである
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝器。

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