JP2010101337A - 油圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンロッド６に流体通路を容易に製造可能な油圧緩衝器を提供する。
【解決手段】シリンダ２内に摺動自在に嵌合してシリンダ２内を第１、第２流体室４、５に区画するピストン３と、ピストン３に接合されシリンダ２の端壁を摺動自在に貫通するピストンロッド６とを備えた油圧緩衝器１において、ピストンロッド６は、ピストン３を貫通し、かつ、第１流体室４から第２流体室５に至る溝を外周面に有し、第１流体室４と第２流体室５とは溝７を介して連通している。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動を減衰させる油圧緩衝器に関する。

油圧緩衝器は、例えば、道路車両等における車体の振動を減衰させるために用いられている。油圧緩衝器では、シリンダ内をピストンで、第１、第２流体室に区画され、車体に振動が生じると、その振動に同期して、流体が第１、第２流体室間を流動する。そして、流動時に生じる抵抗によって振動は減衰する。その流体を第１、第２流体室間で流動させるために、ピストンに貫通孔を設けたり、ピストンロッドを軸方向にくり抜いたりすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１１０８８１号公報

特許文献１のように、流体が第１、第２流体室間を流動する流体通路が、ピストンとピストンロッドとにそれぞれ設けられているのは、振動を減衰させるための減衰力を、振動の発生状況によって変化させる可変減衰力油圧緩衝器を構成するためである。ピストンに設けられる流体通路は、ピストンに貫通孔を設けることで形成できるので比較的に容易に形成できる。一方、ピストンロッドに設けられる流体通路は、ピストンロッドを中空にして軸方向流路とするとともに、外周面から軸方向流路に向けて伸びる半径方向流路を設ける必要があるので、製造作業が煩雑になるとともに、製造コストも嵩んでしまう。このように、流体通路としては、２通路以上が求められ、ピストンに設ける貫通孔による流体通路の他に、少なくとももう1つの流体通路が望まれるが、従来のピストンロッドに設けられる流体通路では、製造が煩雑であるので、これに替わる流体通路が望まれていた。

そこで、本発明は、ピストンロッドに流体通路を容易に製造可能な油圧緩衝器を提供することを目的とする。

本発明は、シリンダ内に摺動自在に嵌合して前記シリンダ内を第１、第２流体室に区画するピストンと、前記ピストンに接合され前記シリンダの端壁を摺動自在に貫通するピストンロッドとを備えた油圧緩衝器において、前記ピストンロッドは、前記ピストンを貫通し、かつ、前記第１流体室から前記第２流体室に至る溝を外周面に有し、前記第１流体室と前記第２流体室とは前記溝を介して連通することを特徴としている。これによれば、ピストンロッドの外周面に設けられた溝によって、前記第１流体室と前記第２流体室とは連通するので、溝を、流体が第１、第２流体室間を流動する流体通路として機能させることができる。原理的に、溝をピストンロッドの外周面に形成する製造工程を付加するだけで、他の製造工程に大きな変更を加えることもなく、流体通路を構成できるので、油圧緩衝器を容易に製造でき、製造コストを低減することができる。

また、本発明では、前記溝の、前記第１流体室又は前記第２流体室に面している開口の面積を、前記ピストンロッドの前記シリンダに対する摺動状態に応じて調整する開口状態調整手段を備えることが好ましい。前記溝の前記第１流体室又は前記第２流体室に面している前記開口は、流体が第１、第２流体室間を流動する流体通路の開口に相当すると考えられる。したがって、この開口の面積を調整（増減）すれば、流体通路を流れる流体の流量を調整でき、さらには、油圧緩衝器の減衰力を調整できる。そして、車両に油圧緩衝器を搭載した際の車両挙動等に応じた前記ピストンロッドの前記シリンダに対する摺動状態により、油圧緩衝器の減衰力を調整することができるので、操安性や乗り心地の向上に貢献できる。

また、本発明では、前記開口状態調整手段は、前記ピストンロッドの軸方向に移動して前記開口の面積を調整する移動手段と、前記ピストン又は前記ピストンロッドに支持され前記移動手段を前記軸方向に付勢する付勢手段とを備え、前記摺動状態に応じて、前記移動手段が前記付勢手段による付勢力に対抗して移動し、前記開口の面積を調整することが好ましい。前記移動手段がマス（錘）として機能し、振動によってピストンロッドが加速度を持って移動すると、移動手段は今までの位置に留まろうとするので、その加速度に応じて付勢手段が伸縮する。結果的にその伸縮量に応じて、移動手段の、ピストンロッドとの位置関係、さらには、前記開口との位置関係が定まり、開口の面積を調整することができる。

また、本発明では、前記ピストンロッドの外周面上を前記ピストンに隣接して設けられるカバーを備え、前記溝の直上の前記カバーの一部には、貫通孔が設けられ、前記移動手段は前記貫通孔上を移動することが好ましい。これによれば、実質的に、溝の開口を、ピストンから離して設けることができる。そして、これに合わせて、移動手段もピストンから離して設けることができる。移動手段は、ピストンに移動を妨げられることなく、ピストンロッドの軸方向の移動手段からピストンへ向かう方向へも、移動手段がピストンから離れる方向へも、移動することができるので、ピストンロッドが振動によってどちらの方向に動いても、油圧緩衝器の減衰力を調整することができる。

また、本発明では、前記ピストンロッドの外周面上に、前記溝の両端から軸方向内側に離れた段部を有し、前記ピストンは前記段部によって前記溝の端部から離れて配置されていることが好ましい。ピストンは段部により位置決めされ、位置決めされたピストンは、溝の両端を覆うことはないので、溝を前記第１流体室と前記第２流体室に露出させることができ、第１、第２流体室間を連通する流体通路を確実に形成することができる。

また、本発明では、前記ピストンを貫通して前記第１流体室と前記第２流体室とを連通させる貫通孔を有していることが好ましい。この貫通孔によって、前記第１流体室と前記第２流体室とは連通するので、貫通孔を、流体が第１、第２流体室間を流動する流体通路として機能させることができる。ピストンを貫通する貫通孔は容易にかつ低コストで作製することができる。これにより、ピストンを貫通する貫通孔による第１流体通路と、ピストンロッドの外周面に設けられた溝による第２流体通路との、２つの流体通路を油圧緩衝器に設けることができるので、可変減衰力油圧緩衝器を容易かつ低コストに構成することができる。

本発明によれば、ピストンロッドに流体通路を容易に製造可能な油圧緩衝器を提供できる。

図１に、本発明の実施形態に係る油圧緩衝器１の縦断面図を示す。油圧緩衝器１は、所謂、モノチューブ式（ド・カルボン式）の構造を有しているが、本発明はツインチューブ式の構造にも適用可能なのはいうまでもない。油圧緩衝器１は、オイルや、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid）等の流体が充填された円筒状のシリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に嵌合してシリンダ２内を第１流体室４と第２流体室５に区画するピストン３と、ピストン３に接合されシリンダ２の端壁を摺動自在に貫通するピストンロッド６と、第２流体室５と高圧ガス室１０を画成するフリーピストン１１とを備えている。

シリンダ２において、ピストンロッド６を挿通させるための孔部が形成されていない方の端部には、アイピース２ａが設けられている。例えば、油圧緩衝器１を自動車のサスペンションに用いる場合には、アイピース２ａに図示しないボルトが嵌挿され、このボルトが車輪側部材であるトレーリングアームと連結される。また、ピストンロッド６の図示しない端部が車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）に連結される。

ピストンロッド６は、ピストン３を貫通している。ピストンロッド６の外周面には、第１流体室４から第２流体室５に至る溝７が設けられている。この溝７を介して、第１流体室４と第２流体室５とは連通するが、詳細は後記する。

また、ピストンロッド６には、開口状態調整手段９が設けられている。詳細は後記するが、開口状態調整手段９は、第２流体室５に面している溝７の開口の面積を、ピストンロッド６のシリンダ２に対する摺動状態に応じて調整する。また、ピストン３には、第１流体室４と第２流体室５とを連通させる貫通孔８が設けられている。

フリーピストン１１では、Ｏリングによって、高圧ガス室１０の気密が保たれている。そして、フリーピストン１１は、第２流体室５と高圧ガス室１０とに圧力差が生じると、その圧力差を解消するようにフリーピストン１１がシリンダ２内を摺動する。

図２に、ピストン３及びその周辺の斜視断面図を示す。ピストンロッド６には、外周面上に溝７が複数本形成されている。複数の溝７はそれぞれ、ピストンロッド６の軸方向と平行に形成されている。複数の溝７はそれぞれ、第１流体室４から第２流体室５に至るように設けられている。溝７の長さは、ピストン３の長さより長く、溝７の中間部は、ピストン３によって覆われるものの、溝７の両端は、ピストン３からはみ出し、その一端は第１流体室４側に配置され、他端は第２流体室５に配置されている。

また、ピストンロッド６の外周面上には、溝７の両端から軸方向内側に離れた位置に、段部６ａが形成されている。ピストンロッド６の径は、段部６ａを境に、ピストン３側で、その反対側より細くなっている。段部６ａの高さは、溝７の深さより浅いので、この細くなっているピストンロッド６においても、溝７は形成されている。

この細くなっているピストンロッド６に、まず、ワッシャ１５、ディスクバルブ（コンプレッション）１６、ピストン３、ディスクバルブ（テンション）１７、カバー１４、付勢手段１３、移動手段１２、付勢手段１３が、この順序に嵌め込まれ、最後に、ナット１８で、これらがピストンロッド６から脱落しないように固定されている。なお、カバー１４、付勢手段１３、移動手段１２、付勢手段１３によって、前記開口状態調整手段９が構成される。カバー１４の円筒部に、付勢手段１３、移動手段１２、付勢手段１３が、この順序で嵌め込まれている。

段部６ａが、溝７の両端から離れているので、ピストン３は段部６ａによって溝７の両端から離れて配置することができ、溝７の開口を第１流体室４に露出させることができる。また、溝７の長さは、ピストン３より長いので、溝７のもう一方の端部も、溝７の開口として、第２流体室５に露出させることができる。ピストンロッド６は、ピストン３を貫通している。そして、ピストンロッド６の外周面に形成された溝７は、ピストン３を跨いで、第１流体室４から第２流体室５に至っている。第１流体室４と第２流体室５とは、溝７を介して連通することができ、溝７は、流体が第１流体室４と第２流体室５の間を相互に流動する第２流体通路として機能する。そして、一般的に、ピストンロッド６の外周面のように、面上に、溝７のような溝を形成することは、容易なことである。

・ 前記開口状態調整手段９を構成するカバー１４は、ピストンロッド６の外周面上をピストン３に隣接して設けられ、円筒部とフランジ部とを有している。円筒部はピストンロッド６に嵌め込まれ、フランジ部は円筒部に接合しディスクバルブ（テンション）１７をピストン３に圧接している。カバー１４の円筒部には、溝７の直上でピストン３から離れた位置に、貫通孔１４ａが設けられている。そして、前記移動手段１２は、貫通孔１４ａ上を移動可能なように付勢手段１３で付勢されることで支持されている。移動手段１２は、ピストンロッド６の軸方向に移動して開口の面積を調整する。付勢手段１３は、ピストン３又はピストンロッド６に支持され、移動手段１２を軸方向に付勢する。なお、付勢手段１３としては、図２に示すように、コイルスプリングを用いることができるが、これに限らず、他のバネでもよく、ゴムなどの弾性体でもよい。

移動手段１２が移動して、貫通孔１４ａが第２流体室５に対して露出すると、溝７は、貫通孔１４ａを介して、第２流体室５に通じることになる。すなわち、溝７の第２流体室５に対する開口は、貫通孔１４ａであると考えることができる。

そして、移動手段１２は、付勢手段１３で支持されているので、ピストンロッド６のシリンダ２に対する摺動状態（油圧緩衝器１の伸縮加速度）に応じてピストンロッド６が振動（移動）すると、移動手段１２にはいわゆる慣性力が作用しその場に留まろうとして、移動手段１２とピストンロッド６さらには、貫通孔１４ａとの位置関係が変動する。また、慣性力の反作用が付勢手段１３による付勢力であるが、移動手段１２は、この付勢力によって移動し、開口の面積が調整されることになる。

開口（貫通孔１４ａ）の開閉状態、更に、具体的には、開口の面積は、移動手段１２の開口（貫通孔１４ａ）に対する位置関係で異なり、これにより、流体の流れの抵抗を変えることができるので、油圧緩衝器１の減衰力を調整することができる。

貫通孔１４ａをピストン３から離して設けているので、これに合わせて配置される移動手段１２もピストン３から離して設けることができる。移動手段１２は、ピストン３に移動を妨げられることなく、ピストンロッド６の軸方向の移動手段１２からピストン３へ向かう方向へも、移動手段１２がピストン３から離れる方向へも、移動することができるので、ピストンロッド６が振動によってどちらの方向に動いても、油圧緩衝器１の減衰力を調整することができる。

ピストン３には、第１流体室４と第２流体室５とを連通させる貫通孔８が設けられている。貫通孔８によって、第１流体室４と第２流体室５とは連通するので、貫通孔８を、流体が第１流体室４と第２流体室５の間を流動する第１流体通路として機能させることができる。貫通孔８は、単にピストン３を貫通しているだけなので、容易にかつ低コストで作製することができる。これにより、ピストン３を貫通する貫通孔８による第１流体通路と、ピストンロッド６の外周面に設けられた溝７による第２流体通路との、２つの流体通路を油圧緩衝器１に設けることができるので、可変減衰力油圧緩衝器を容易かつ低コストに構成することができる。

なお、貫通孔８には、ディスクバルブ（コンプレッション）１６によって、第１流体室４側の開口が塞がれている貫通孔８と、ディスクバルブ（テンション）１７によって、第２流体室５側の開口が塞がれている貫通孔８とがある。

図３（ａ）と、図３（ｂ）に、ピストンロッド６が低加速度をもって移動し油圧緩衝器１に高い減衰力が生じている場合の流体の流れを矢印で示す。ピストンロッド６の加速度（油圧緩衝器１の伸縮加速度）が所定値以下（低加速度）のときには、移動手段１２が付勢手段１３に付勢されて貫通孔１４ａ（溝７の開口）を完全に覆った状態となり、溝７（第２流体通路）には流体が流れない。流体は、第２流体室５から、ディスクバルブ（テンション）１７で塞がれていない貫通孔８（第１流体通路）を通り、ディスクバルブ（コンプレッション）１６を押し曲げながら、第１流体室４に移動する。流体の通過可能な流体通路は、第１流体通路のみであるため、油圧緩衝器１には高い減衰力が発生する。

図４（ａ）と、図４（ｂ）に、ピストンロッド６が高加速度をもって移動し油圧緩衝器１に低い減衰力が生じている場合の流体の流れを矢印で示す。ピストンロッド６の加速度（油圧緩衝器１の伸縮加速度）が所定値を超えた高加速度のときには、移動手段１２が付勢手段１３の付勢力に対向して相対移動し、貫通孔１４ａ（溝７の開口）を開口させる。これにより、溝７（第２流体通路）にも流体が流れる。流体の通過可能な流体通路は、第１流体通路と第２流体通路になるため、油圧緩衝器１に発生する減衰力は低下する。前記によれば、ピストンロッド６の加速度（油圧緩衝器１の伸縮加速度）に応じて、減衰力を調整することができる。

図５（ａ）と図５（ｂ）に、本発明の実施形態の変形例に係る油圧緩衝器１の、ピストン３及びその周辺の断面図を示す。図５（ａ）は、ピストンロッド６が低加速度をもって移動し、油圧緩衝器１に実施形態とは逆の低い減衰力が生じている場合の流体の流れを矢印で示しており、図５（ｂ）は、ピストンロッド６が高加速度をもって移動し、油圧緩衝器１に実施形態とは逆の高い減衰力が生じている場合の流体の流れを矢印で示している。変形例では、ピストンロッド６の加速度（油圧緩衝器１の伸縮加速度）が所定値以下（低加速度）のときには、図５（ａ）に示すように、移動手段１２が付勢手段１３に付勢されて貫通孔１４ａ（溝７の開口）が開口している状態となり、溝７（第２流体通路）にも流体が流れる。流体の通過可能な流体通路は、第１流体通路と第２流体通路になるため、油圧緩衝器１に発生する減衰力を低くすることができる。一方、ピストンロッド６の加速度（油圧緩衝器１の伸縮加速度）が所定値を超えた高加速度のときには、移動手段１２が付勢手段１３の付勢力に対向して相対移動し、貫通孔１４ａ（溝７の開口）を閉じる。これにより、溝７（第２流体通路）には流体が流れないようになる。流体の通過可能な流体通路は、第１流体通路のみとなるため、油圧緩衝器１に発生する減衰力は上昇する。変形例によっても、ピストンロッド６の加速度（油圧緩衝器１の伸縮加速度）に応じて、減衰力を調整することができる。

本発明の実施形態に係る油圧緩衝器の縦断面図である。 本発明の実施形態に係る油圧緩衝器を構成するピストン及びその周辺の斜視断面図である。 ピストンロッドが低加速度をもって移動し油圧緩衝器に高い減衰力が生じている場合の流体の流れを示し、（ａ）はピストン及びその周辺の断面図であり、（ｂ）は斜視断面図である。 ピストンロッドが高加速度をもって移動し油圧緩衝器に低い減衰力が生じている場合の流体の流れを示し、（ａ）はピストン及びその周辺の断面図であり、（ｂ）は斜視断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態の変形例に係る油圧緩衝器を構成するピストンロッドが低加速度をもって移動し油圧緩衝器に低い減衰力が生じている場合の流体の流れを示すピストン及びその周辺の断面図であり、（ｂ）は、ピストンロッドが高加速度をもって移動し油圧緩衝器に高い減衰力が生じている場合の流体の流れを示すピストン及びその周辺の断面図である。

符号の説明

１ 油圧緩衝器
２ シリンダ
２ａ アイピース
３ ピストン
４ 第１流体室
５ 第２流体室
６ ピストンロッド
７ 溝（第２流体通路）
８ 貫通孔（第１流体通路）
９ 開口状態調整手段
１０ 高圧ガス室
１１ フリーピストン
１２ 移動手段（マス）
１３ 付勢手段
１４ カバー
１４ａ 貫通孔
１５ ワッシャ
１６ ディスクバルブ（コンプレッション）
１７ ディスクバルブ（テンション）

Claims (6)

1. シリンダ内に摺動自在に嵌合して前記シリンダ内を第１、第２流体室に区画するピストンと、前記ピストンに接合され前記シリンダの端壁を摺動自在に貫通するピストンロッドとを備えた油圧緩衝器において、
   前記ピストンロッドは、前記ピストンを貫通し、かつ、前記第１流体室から前記第２流体室に至る溝を外周面に有し、前記第１流体室と前記第２流体室とは前記溝を介して連通することを特徴とする油圧緩衝器。
2. 前記溝の、前記第１流体室又は前記第２流体室に面している開口の面積を、前記ピストンロッドの前記シリンダに対する摺動状態に応じて調整する開口状態調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
3. 前記開口状態調整手段は、
   前記ピストンロッドの軸方向に移動して前記開口の面積を調整する移動手段と、
   前記ピストン又は前記ピストンロッドに支持され前記移動手段を前記軸方向に付勢する付勢手段とを備え、
   前記摺動状態に応じて、前記移動手段が前記付勢手段による付勢力に対抗して移動し、前記開口の面積を調整することを特徴とする請求項２に記載の油圧緩衝器。
4. 前記ピストンロッドの外周面上を前記ピストンに隣接して設けられるカバーを備え、
   前記溝の直上の前記カバーの一部には、貫通孔が設けられ、前記移動手段は前記貫通孔上を移動することを特徴とする請求項３に記載の油圧緩衝器。
5. 前記ピストンロッドの外周面上に、前記溝の両端から軸方向内側に離れた段部を有し、
   前記ピストンは前記段部によって前記溝の端部から離れて配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の油圧緩衝器。
6. 前記ピストンを貫通して前記第１流体室と前記第２流体室とを連通させる貫通孔を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の油圧緩衝器。
   

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