JP2000018308A - 油圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧緩衝器において、ピストンロッドのスト
ローク端におけるストッパラバーへの衝突時の衝撃を緩
和する。 【解決手段】 シリンダ14内に、ピストンロッド19を連
結したピストン17を嵌装する。シリンダ14の側壁に、そ
の内部とリザーバ15とを連通させるオリフィス油路28，
29を設ける。シリンダ14の内周面に螺旋状の溝30，31を
設ける。ピストンロッド19が、ストローク端付近まで移
動すると、ピストン17によってオリフィス油路28または
29が遮断されて減衰力が増大する。ピストンロッド19が
さらにストロークすると、溝30または31がピストン17を
バイパスしてシリンダ室14a ，14b間を連通させる。こ
れにより、ストローク端において、減衰力を低下させて
ストッパラバーへの衝突時の衝撃（減衰力とストッパラ
バーの反力との和）を小さくすることができる。溝30，
31を螺旋状にしたので、ピストン17の偏摩耗を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両等の車両
の制振装置および懸架装置等に用いられる油圧緩衝器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば鉄道車両においては、車輪が装着
された台車に対して、車体をばね手段によって左右方向
に弾性的に浮動支持し、この台車と車体との間に油圧緩
衝器を装着して、軌道の振れに追従する台車の振れをば
ね手段および油圧緩衝器によって吸収することにより、
車体の横ゆれを抑制して乗り心地を向上させるようにし
た横ゆれ制振装置を装備したものがある。

【０００３】この種の横ゆれ制振装置に装着される油圧
緩衝器の一例について、図10を参照して説明する。図10
に示すように、油圧緩衝器１は、油液が封入されたシリ
ンダ２内にピストンロッド３が連結されたピストン４が
摺動可能に嵌装されており、ピストン４によってシリン
ダ内がシリンダ室2a，2bの２室に画成されている。シリ
ンダ２の外周に、油液およびガスが封入されたリザーバ
５が設けられている。シリンダ室2a，2bは、それぞれ逆
止弁６，７を介してリザーバ５に連通されており、逆止
弁６，７は、それぞれリザーバ５側からシリンダ室2a，
2b側への油液の流通のみを許容している。

【０００４】ピストン４には、シリンダ室2a側からシリ
ンダ室2b側への油液の流通を許容するリリーフ弁８およ
びシリンダ室2b側からシリンダ室2a側への油液の流通の
みを許容するリリーフ弁９が設けられている。また、シ
リンダ２の側壁には、シリンダ２のピストンロッド３側
の端部付近に、シリンダ室2aをリザーバ５に連通させる
オリフィス通路10が設けられ、シリンダ２の底部付近
に、シリンダ室2bをリザーバ５に連通させるオリフィス
通路11が設けられている。

【０００５】このように構成したことにより、ピストン
ロッド３の伸び行程時には、シリンダ室2aの油液が加圧
されて、ピストン速度の低速域においてはオリフィス油
路10を通ってリザーバ５へ流れ、ピストン速度の高速域
においてはリリーフ弁８を通ってシリンダ室2bへ流れる
ことによって減衰力が発生する。同時に、リザーバ５の
油液が逆止弁７を開いてシリンダ室2bへ流入する。この
とき、ピストンロッド３が伸び側のストローク端付近ま
で伸長すると、ピストン４がオリフィス通路10を閉鎖す
ることによって、減衰力を増大させて、台車と車体との
間に設けられたストッパラバー（図示せず）への衝突を
防止および緩衝する。

【０００６】また、ピストンロッド３の縮み行程時に
は、シリンダ室2bの油液が加圧されて、ピストン速度の
低速域においてはオリフィス油路11を通ってリザーバ５
へ流れ、ピストン速度の高速域においてはリリーフ弁９
を通ってシリンダ室2aへ流れることによって減衰力が発
生する。同時に、リザーバ５の油液が逆止弁６を開いて
シリンダ室2aへ流入する。このとき、ピストンロッド３
が縮み側のストローク端付近まで短縮すると、ピストン
４がオリフィス通路11を閉鎖することによって、減衰力
を増大させて、上記と同様にストッパラバー（図示せ
ず）への衝突を防止および緩衝する。

【０００７】このようにして、台車の振れに対して減衰
力を作用させることにより、車体の横ゆれを抑制するこ
とができ、また、ピストンロッド３のストローク端付近
において減衰力を増大させることにより、ストッパラバ
ーへの衝突を防止および緩衝することができ、乗り心地
を向上させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の油圧緩衝器１では、次のような問題があった。ピス
トンロッド３が、その伸び側または縮み側のストローク
端付近まで移動したとき、ピストン４によってオリフィ
ス通路10または11を閉鎖することにより、減衰力を増大
させるので、ストッパラバーへの衝突を抑制することが
できるが、ストッパラバーに衝突する際には、減衰力が
増大した状態で衝突することになるため、衝突時の衝撃
力（油圧緩衝器１の減衰力とストッパラバーの反発力と
の和）が大きくなり、結果的に乗り心地を悪化させるこ
とになる。

【０００９】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、ピストンロッドのストローク端において、スト
ッパラバーへの衝突時の衝撃を緩和することができる油
圧緩衝器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、油液が封入されたシリンダ
と、該シリンダ内を２室に画成するピストンと、一端が
前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延
出されたピストンロッドとを備え、前記シリンダ内のピ
ストンの摺動によって生じる油液の流れを制御して減衰
力を発生させる油圧緩衝器において、前記シリンダの内
周面に、該シリンダの軸線に対して傾斜した溝を設けた
ことを特徴とする。

【００１１】このように構成したことにより、シリンダ
内をピストンが摺動して、ピストンの側壁と溝との間で
形成される油路がピストンをバイパスしてシリンダ内の
２室間を連通させることよって減衰力が小さくなる。こ
のとき、溝は、シリンダの軸線に対して傾斜されている
で、ピストンのシリンダとの摺接部が局部的に摩耗する
ことがない。

【００１２】また、請求項２の発明は、上記請求項１の
構成において、前記溝が螺旋状に形成されていることを
特徴とする。

【００１３】このように構成したことにより、溝がシリ
ンダの内周面に螺旋状に形成されているので、ピストン
のシリンダとの摺接部が全周にわたって均一に摩耗す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１５】本発明の第１実施形態について、図１ない
し図５、図８および図９を参照して説明する。図１に示
すように、油圧緩衝器12は、有底円筒状の外筒13内にシ
リンダ14を挿入した二重筒構造になっており、シリンダ
14と外筒13との間にリザーバ15が形成されている。シリ
ンダ14の底部には、シリンダ14の内部とリザーバ15とを
区画するベースバルブ16が設けられている。そして、シ
リンダ14内には、油液が封入され、リザーバ15内には油
液およびガスが封入されている。

【００１６】シリンダ14内には、ピストン17が摺動可能
に嵌装され、このピストン17によってシリンダ14内がシ
リンダ室14a ，14b の２室に画成されている。ピストン
17には、ピストンロッド19の一端が連結されており、ピ
ストンロッド19の他端はシリンダ14および外筒13の端部
に装着されたガイドシール18に挿通されて外部へ延出さ
れている。

【００１７】ベースバルブ16には、図２にも示すよう
に、シリンダ室14b とリザーバ15とを連通させる油路20
およびこの油路20のリザーバ15側からシリンダ室14b 側
への油液の流通のみを許容する逆止弁21が設けられてい
る。

【００１８】ピストン17には、図３にも示すように、シ
リンダ室14a ，14b 間を連通させる油路22，23が設けら
れている。油路22には、油室14b 側から油室14a 側への
油液の流通を常時阻止するとともに、油室14a 側の油液
が所定圧力に達したとき、その油液を油室14b 側へリリ
ーフするリリーフ弁24が設けられている。また、油路23
には、油室14a 側から油室14b 側への油液の流通を常時
阻止するとともに、油室14b 側の油液が所定圧力に達し
たとき、その油液を油室14a 側へリリーフするリリーフ
弁25が設けられている。

【００１９】ガイドシール18には、シリンダ室14a とリ
ザーバ15と連通させる油路26およびこの油路のリザーバ
15側からシリンダ室14a 側への油液の流通のみを許容す
る逆止弁27が設けられている。

【００２０】シリンダ14の側壁には、その中央部からガ
イドシール18よりの部位に、シリンダ14の内部とリザー
バ15とを連通させるオリフィス通路28が設けられてお
り、また、その中央部からベースバルブ16よりの部位
に、シリンダ14の内部とリザーバ15とを連通させるオリ
フィス通路29が設けられている。これらのオリフィス通
路28，29は、ピストン17がシリンダ14の中央部の所定範
囲内にあるとき、油室14a，14b にそれぞれ連通し、ピ
ストン17がこの所定範囲を超えて移動したとき、ピスト
ン17の側壁によって閉鎖されて、その後は、それぞれ連
通していた油室14a，14b から遮断されるように配置さ
れている。

【００２１】シリンダ14の内壁には、図４にも示すよう
に、シリンダの両端部からそれぞれ中央部へ向かって、
シリンダ14の軸線に対して傾斜して延びる螺旋状の溝3
0，31が設けられている。溝30，31は、それぞれ、シリ
ンダ14を少なくとも１周するように設けられている。

【００２２】ガイドシール18側の溝28は、ピストンロッ
ド19の伸び行程時に、ピストン17がシリンダ14の中央部
からガイドシール18側へ移動したとき、その先端部がピ
ストン17とオーバラップし、さらに、ピストン17がオリ
フィス通路28をシリンダ室14a から遮断した後、ピスト
ンロッド19の伸び側のストローク端付近まで移動したと
き、ピストン17の側部との間でピストン17をバイパスし
てシリンダ室14a ，14b 間を連通させる油路が形成され
るように配置されている。

【００２３】また、ベースバルブ16側の溝31は、ピスト
ンロッド19の縮み行程時にピストン17がシリンダ14の中
央部からベースバルブ16側へ移動したとき、その先端部
がピストン17とオーバラップし、さらに、ピストン17が
オリフィス通路29をシリンダ室14b から遮断した後、ピ
ストンロッド19の縮み側ストローク端付近まで移動した
とき、ピストン17の側部との間でピストン17をバイパス
してシリンダ室14a ，14b 間を連通させる油路が形成さ
れるように配置されている。

【００２４】以上のように構成した、第１実施形態の作
用について、次に説明する。

【００２５】ピストンロッド19の伸び行程時には、ピス
トン17の移動にともない、ピストン17のリリーフ弁24，
25およびガイドシール18の逆止弁27が閉じてシリンダ室
14a内の油液が加圧され、オリフィス油路28を通ってリ
ザーバ15へ流れる。このとき、シリンダ室14a 内の油液
の圧力がリリーフ弁24の開弁圧力に達すると、リリーフ
弁24が開いてシリンダ室14a の油液がシリンダ室14b へ
リリーフされる。なお、ピストン17の移動によってシリ
ンダ室14b の容積が増加した分の油液が、リザーバ15か
らベースバルブ16の逆止弁21を開いてシリンダ室14b 内
へ流入する。

【００２６】これにより、ピストン速度が低く、リリー
フ弁24の開弁前には、オリフィス通路28によってオリフ
ィス特性（減衰力がピストン速度の２乗にほぼ比例す
る）の減衰力が発生し、ピストン速度が高くなり、シリ
ンダ室14a の圧力が上昇してリリーフ弁24が開くと、そ
の開度に応じてバルブ特性（減衰力がピストン速度に比
例する）の減衰力が発生する。この場合の減衰力特性
（ピストン速度と減衰力との関係）を図８に示す。

【００２７】そして、ピストンロッド19が伸び側のスト
ローク端付近の所定位置まで伸長すると、ピストン17が
オリフィス通路28を閉鎖し、それ以降、オリフィス通路
28は、シリンダ室14a から遮断される。これにより、ピ
ストンロッド19の伸び側のストローク端付近において減
衰力を上昇させて、ストッパラバー（図示せず）への衝
突を抑制することができる。

【００２８】また、ピストン17が移動して螺旋状の溝30
とオーバラップすることにより、ピストン17の側面部と
溝30との間で油路が形成される。図５に示すように、ピ
ストンロッド14が、さらに伸び側のストローク端付近ま
で伸長すると、ピストン17の側面部と溝30とで形成され
た油路によって、ピストン17がバイパスされ、シリンダ
室14a ，14b 間が連通されて減衰力が低下する。

【００２９】このようにして、ピストンロッド19の伸び
側のストローク端付近において、オリフィス通路28をシ
リンダ室14a から遮断して減衰力を増大させた後、スト
ッパラバーに衝突する際には、溝30によって適度に減衰
力を低下させることができ、衝突時の衝撃力（油圧緩衝
器12の減衰力とストッパラバーの反発力との和）が小さ
くなり、その結果として乗り心地を向上させることがで
きる。

【００３０】ピストンロッド19の縮み行程時には、ピス
トン17の移動にともない、ピストン17のリリーフ弁24，
25およびベースバルブ16の逆止弁21が閉じてシリンダ室
14b内の油液が加圧され、オリフィス油路29を通ってリ
ザーバ15へ流れる。このとき、シリンダ室14b 内の油液
の圧力がリリーフ弁25の開弁圧力に達すると、リリーフ
弁25が開いてシリンダ室14b の油液がシリンダ室14a へ
リリーフされる。なお、ピストン17の移動によってシリ
ンダ室14a の容積が増加した分の油液が、リザーバ15か
らガイドシール18の逆止弁27を開いてシリンダ室14a 内
へ流入する。

【００３１】これにより、ピストン速度が低く、リリー
フ弁25の開弁前には、オリフィス通路29によってオリフ
ィス特性の減衰力が発生し、ピストン速度が高くなり、
シリンダ室14b の圧力が上昇してリリーフ弁25が開く
と、その開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。
この場合の減衰力特性（ピストン速度と減衰力との関
係）を図８に示す。

【００３２】そして、ピストンロッド19が縮み側のスト
ローク端付近の所定位置まで短縮すると、ピストン17が
オリフィス通路29を閉鎖し、それ以降、オリフィス通路
29は、シリンダ室14b から遮断される。これにより、ピ
ストンロッド19の縮み側のストローク端付近において減
衰力を上昇させて、ストッパラバー（図示せず）への衝
突を抑制することができる。

【００３３】また、ピストン17が移動して螺旋状の溝31
とオーバラップすることにより、ピストン17の側面部と
溝31との間で油路が形成される。ピストンロッド14が、
さらに縮み側のストローク端付近まで短縮すると、ピス
トン17の側面部と溝31とで形成された油路によって、ピ
ストン17がバイパスされて、シリンダ室14a ，14b 間が
連通され、減衰力が低下する。

【００３４】このようにして、上記伸び行程時と同様、
ピストンロッド19の縮み側のストローク端付近におい
て、一旦増大させた減衰力をストッパラバーに衝突する
際には低下させることができ、衝突時の衝撃力を小さく
して乗り心地を向上させることができる。

【００３５】油圧緩衝器12において、ピストン速度を一
定とした場合のピストンロッド19のストロークと減衰力
との関係を図９に示す。図９において、点S₁は、伸び側
のオリフィス通路28がピストン17によって閉じ始めるス
トロークを示し、点S₂は、伸び側の溝30がピストン17を
バイパスし始めるストロークを示す。また、点T₁は、縮
み側のオリフィス通路29がピストン17によって閉じ始め
るストロークを示し、点T₂は、縮み側の溝31がピストン
17をバイパスし始めるストロークを示す。

【００３６】溝30，31は、シリンダ14の内周面に螺旋状
に形成されているため、ピストン17の摺動によって、ピ
ストン17の全周と摺接するので、ピストンリング（図示
せず）等のピストン17のシリンダ14との摺接部を均一に
摩耗させることになり、偏摩耗による油液の漏れを防止
して、安定した減衰力を発生させることができる。

【００３７】油圧緩衝器12は、リミットスイッチ、ソレ
ノイド制御弁、コントローラ等の機器が不要であり、機
械的に構成されているので、作動が確実で信頼性が高
い。また、従来の油圧緩衝器に対して、シリンダの内周
面に螺旋状の溝を形成するだけでよく、部品点数の増加
もないので、製造コストも高くなることがない。

【００３８】次に、本発明の第２実施形態について、図
６を参照して説明する。なお、第２実施形態は、上記第
１実施形態に対して、シリンダ内周面に形成した螺旋状
の溝の形状が異なること以外は、概して同様の構造であ
るから、以下、上記第１実施形態のものと同様の部分に
は同一の番号を付して、異なる部分についてのみ詳細に
説明する。

【００３９】図６に示すように、第２実施形態の油圧緩
衝器32では、シリンダ14の内周面には、ベースバルブ16
側およびガイドシール18側に、それぞれ上記第１実施形
態の螺旋状の溝と同様の形状の溝33，34が２条ずつ互い
に交差するように設けられている。

【００４０】このように構成したことにより、各２条の
溝33，34によってピストン17をバイパスすることによっ
て上記第１実施形態と同様の作用および効果を奏するこ
とができる。

【００４１】次に、本発明の第３実施形態について、図
７を参照して説明する。なお、第３実施形態は、上記第
１実施形態に対して、シリンダ内周面に形成した螺旋状
の溝の形状が異なること以外は、概して同様の構造であ
るから、以下、上記第１実施形態のものと同様の部分に
は同一の番号を付して、異なる部分についてのみ詳細に
説明する。

【００４２】図７に示すように、第３実施形態の油圧緩
衝器35では、シリンダ14の中央部の内周面に、螺旋状の
溝36が設けられており、ピストン17がシリンダ14の中央
部付近にあるとき、ピストン17の側面部と溝36とで形成
される油路によって、ピストン17がバイパスされて、シ
リンダ室14a ，14b 間が連通されるようになっている。

【００４３】このように構成したことにより、ピストン
17がシリンダ14の中央部付近にあるとき、減衰力が小さ
くなり、ストローク端付近では減衰力が大きくなる。

【００４４】上記第１ないし第３実施形態のほか、螺旋
状の溝の配置および数を変えることにより、減衰力特性
を様々に設定することができ、また、溝の断面積を変化
させることにより、ピストンをバイパスする油路の流路
面積を変化させて減衰力を変化させることもできる。な
お、溝は、螺旋状でなくても、シリンダの軸線に対して
傾斜したものであれば、ピストンのシリンダへの摺接部
の局部的な摩耗を防止することができ、また、このよう
な溝を複数設けてピストンの全周に摺接させることによ
って、ピストンの摩耗を全周にわたって均一化すること
もできる。

【００４５】また、上記実施形態では、一例として、本
発明を鉄道車両の横ゆれ制振装置に装着される油圧緩衝
器に適用した場合について説明しているが、本発明は、
これに限らず、自動車の懸架装置等に装着される油圧緩
衝器（減衰力調整式油圧緩衝器を含む）等のその他の油
圧緩衝器にも同様に適用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
係る油圧緩衝器は、シリンダの内周面に、該シリンダの
軸線に対して傾斜した溝を設けたことにより、シリンダ
内をピストンが摺動して、ピストンの側壁と溝との間で
形成される油路がピストンをバイパスしてシリンダ内の
２室間を連通させることよって減衰力が小さくなる。そ
の結果、溝の配置によって容易に減衰力特性を変化させ
ることができ、減衰力特性の設定の自由度を大きくする
ことができる。これにより、例えば、ピストンロッドの
ストローク端付近において、ストッパラバーへの衝突時
の減衰力を低くすることにより、衝突時の衝撃を軽減す
ることができる。また、溝は、シリンダの軸線に対して
傾斜されているで、ピストンのシリンダとの摺接部が局
部的に摩耗することがないので、油液の漏れを防止し
て、安定した減衰力を発生させることができる。

【００４７】また、請求項２の発明に係る油圧緩衝器
は、溝を螺旋状に形成したことにより、ピストンのシリ
ンダとの摺接部を全周にわたって均一に摩耗させること
ができるので、偏摩耗による油液の漏れを防止して、安
定した減衰力を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の油圧緩衝器の縦断面図
である。

【図２】図１の油圧緩衝器のベースバルブの具体的な構
造を拡大して示す図である。

【図３】図１の油圧緩衝器のピストンの具体的な構造を
拡大して示す図である。

【図４】図１の油圧緩衝器のシリンダの縦断面図であ
る。

【図５】図１の油圧緩衝器において、ピストンロッドが
伸び側のストローク端まで伸長した状態を示す縦断面図
である。

【図６】本発明の第２実施形態の油圧緩衝器の縦断面図
である。

【図７】本発明の第３実施形態の油圧緩衝器の縦断面図
である。

【図８】図１の油圧緩衝器のピストン速度と減衰力との
関係を示す図である。

【図９】図１の油圧緩衝器のピストン速度を一定とした
場合の減衰力特性を示す図である。

【図１０】従来の油圧緩衝器の構造を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

12,32,35 油圧緩衝器 13 シリンダ 14a,14b シリンダ室 17 ピストン 19 ピストンロッド 30,31,33,34,36 溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油液が封入されたシリンダと、該シリン
   ダ内を２室に画成するピストンと、一端が前記ピストン
   に連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピス
   トンロッドとを備え、前記シリンダ内のピストンの摺動
   によって生じる油液の流れを制御して減衰力を発生させ
   る油圧緩衝器において、 前記シリンダの内周面に、該シリンダの軸線に対して傾
   斜した溝を設けたことを特徴とする油圧緩衝器。
2. 【請求項２】 前記溝は、螺旋状に形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。