JP3609964B2 - ダンパ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車に使用されるサスペンション装置に用いるダンパまたはショックアブソーバに関する。さらに詳細には、本発明は、減衰媒体として液圧流体でなくガスを用いるショックアブソーバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ショックアブソーバは、ドライブ中に生じる望ましくない振動を吸収するために自動サスペンション装置と関連して使用される。望ましくない振動を吸収するために、ショックアブソーバは、通常、車のばね上部分（本体）とばね下部分（サスペンション）の間に接続される。ピストンがショックアブソーバの圧力管内に配置され、圧力管は、通常、車のばね下部分に取り付けられる。ピストンは、圧力管を貫通しているピストンロッドを通して車のばね上部分に取付られる。ピストンは、圧力管を上方作業室と下方作業室に分割し、上方作業室と下方作業室の双方は、通常、液圧流体で充填されている。ピストンは、ショックアブソーバが収縮伸長されるとき、弁を調節することによって、弁上方と下方の作業室の間に液体の流れを制限することが可能であるため、ショックアブソーバは、車のばね下部分から車のばね上部分に伝達される振動に対抗する減衰力をつくることができる。二重管型のショックアブソーバにおいて、液体貯蔵またはリザーブ室が圧力管と貯蔵管との間に形成されている。車のばね下部分から車のばね上部分に伝達される振動に対抗する減衰力を生じるように下方の作業室と上方の作業室との間にベース弁が配置されている。
【０００３】
作動液で充填されたショックアブソーバは、自動車産業を通じて連続的に成功を治めた。作動液充填型ショックアブソーバは、自動車産業で成功を治めたが、問題がないわけではない。これらの従来技術のショックアブソーバに関する１つの問題は、振動の周波数に感応することである。複雑な装置は、高周波振動においては柔らかく、低周波振動には比較的かたい作動液充填型ショックアブソーバをつくるために開発されている。従来技術の作動液充填型ショックアブソーバに関連する他の問題は、作動液の温度変化による減衰力の可変性を含む。作動液の温度が変化すると、作動液の粘度が変化し、これにより、液体の減衰特性に大きな影響を与える。さらに、動作中に作動液が空気にさらされることにより、圧縮可能なガスが圧縮不可能な作動液に導入することによってダンパの動作に悪影響を及ぼす。最後に、作動液は、ショックアブソーバの重量に付加され、並びに作動液の使用に関する環境問題を呈する。
【０００４】
ショックアブソーバの連続的な開発は、作動液またはそれらの減衰媒体を用いないショックアブソーバに関連している。作動液媒体を環境的に優しいガス媒体に置換することは、作動液媒体型ショックアブソーバに関連する問題のいくつかを克服する機会を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、減衰媒体として空気を利用するショックアブソーバに関する技術を提供する。減衰媒体として空気を使用することによって、温度による影響がなく、アエレーションによって悪影響をうけず、軽量であり、作動液コイルをなくすことによって環境に配慮した周波数依存型ダンパまたはショックアブソーバを提供する。
【０００６】
本発明の他の利点は、請求の範囲、次の詳細な説明、図面から明らかになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
いくつかの図面を通して付された同じ数字は、同じ部品かまたはそれに対応する部品を示す。図１には、本発明による周波数依存ダンパを備えたサスペンション装置を組み込んだ車が参照符号１０により示されている。車１０は、後方サスペンション装置１２と、前方サスペンション装置１４と、車体１６とを有する。後方サスペンション装置１２は、一対の後輪１８を作動的に支持する
。各後方独立サスペンションは、ショックアブソーバ２０及び螺旋コイルばね２２によって車体１６に取り付けられている。同様に前方サスペンション１４は、一対の前輪２４を機能的に支持するように一対の独立したサスペンションを有する。各独立した前方サスペンションは、ショックアブソーバ２６と螺旋コイルバネ２８によって車体１６に取付られる。後方ショックアブソーバ２０及び前方ショックアブソーバ２６は、車１０のばね上部分（すなわち、車体１６）に関して車１０のばね下部分（すなわち、先方後方サスペンション１２及び１４は）の相対的な動きを減衰するように作用する。車１０は、独立した後方及び後方サスペンション装置１２及び１４を有する乗用車として描かれているが、ショックアブソーバ２０及び２６は、他のタイプのサスペンション及びばねを備えた他のタイプの車とともに、または、空気ばね、板ばね、非独立型の前方及び／又は非独立側の後方サスペンション装置を組み込んだ車を含むが、それには制限されない他のタイプの用途サスペンション及びばねを使用することができる。本発明の独特の特徴の１つは、もし、空気ばねと組み合わされる場合には、ショックアブソーバは分離したユニットにすることもできることである。空気ばねとショックアブソーバとの間の連通を提供する必要なない。さらに、この明細書で使用する「ショックアブソーバ」という用語は、マクファーソン・ストラット、ばね座ユニット並びにこの技術分野で公知の他のショックアブソーバの構成を含むものである。
【０００８】
図２を参照すると、後方ショックアブソーバ２０が詳細に示されている。図２は、後方のみのショックアブソーバ２０を示すが、前方ショックアブソーバ２６も、本発明による周波数ダンパとして構成されていることは理解すべきである。前方ショックアブソーバ２６は、車のばね上及びばね下部分に接続する点においてのみ後方のショックアブソーバ２０と異なる。ショックアブソーバ２０は、圧力管３０と、ピストン組立体３２と、ピストンロッド３４と、ロッドガイド組立体３６とを有する。
【０００９】
圧力管３０は、作業室４２を形成する。作業室４２は、減衰媒体として作用する、ガス、好ましくは、空気で充填される。ピストン組立体３２は、作業室４２内に摺動可能に配置され、作業室４２を上方作業室４４と下方作業室４６に分割する。望ましくない摩擦力を発生することなく圧力管３０に関してピストンの摺動運動と、下方作業室４６から上方作業室４４を密封することができるようにピストン組立体３２と圧力管３０との間にシール組立体４８が配置される。ピストンロッド３４は、ピストン組立体３２に取り付けられ、上方作業室４４と、圧力管３０の上端を閉鎖するロッド組立体３６を通って延びている。ピストン組立体３２の反対側のピストンロッド３４の端部は、車１０のばね上部分に固定されている。ロッド組立体３６と反対側の圧力管４６は、車のばね下部分に接続されている。ピストンロッド３４は、車の１０のばね上部分に接続され、圧力管３０は車１０のばね下部分に接続されるようになっているが、圧力媒体としてのガスを使用することによって、所望ならば、ピストンロッド３４を車１０のばね下部分に、圧力管３０を車１０のばね上部分に取付ることができることは本発明の範囲内にある。
【００１０】
図２及び図３を参照すると、ピストン組立体３２は、ピストン本体５４と、圧縮弁組立体５６とを有する。ピストンロッド３４は、圧縮弁組立体５６及びピストン本体５４が配置された縮径部分５８とを有する。ナット６０及びワッシャ６２が、ピストン組立体３２をピストンロッド３４の部分５８に固定し、ピストンロッド３４の肩部６４に圧縮弁組立体５６が接触し、ピストン本体５４は、圧縮弁５６及びワッシャ６２に接触し、ナット６０は、ピストン本体５４に接触する。
【００１１】
シール組立体４８は、上方作業室４４に隣接する位置でピストン本体５４と圧力管３０との間に配置された第１の環状シ−ル７０と、隣接する下方作業室４６の場所でピストン本体５４と圧力管３０との間に配置された第２の環状シール７２とを有する。環状シール７０は、ピストン本体５４に形成された複数の溝７４によって所定の位置に保持され、ショックアブソーバ２０の伸長中に上方作業室４４を密封するように作動する。環状シール７２は、リテーナ７６によって所定の位置に保持され、このリテーナ７６は、環状シール７２とピストン本体５４の双方に固定されており、ショックアブソーバ２０の圧縮移動中に下方作業室４６を密封するように作動する。シール組立体４８は、複数部分からなる部品として示されているが、所望ならば、１つの部品からなる部品として環状シール７０及び７２を製造することも本発明の範囲である。シール組立体４８は、望ましくない摩擦力を発生することなく、圧力管３０に関してピストン本体５４の摺動運動と、上方作業室４４及び下方作業室４６との間を密封することを可能にする。シール組立体４８によるこの２つの役目は、作業室４４及び４６に発生する高圧によってピストン組立体３２と圧力管３０との間に発生した摺動力を制限するために必要であり、空気ショックアブソーバにおいては非常に重要である。
【００１２】
ピストン本体５４は、複数の圧縮通路８０及び複数の伸長通路８２を形成する。ショックアブソーバ２４の伸長運動の間、ガスは、以下に説明するように、通路８２を通って上方作業室４４と下方作業室４６との間を流れる。ショックアブソーバ２４の圧縮移動中、ガスは、以下に説明するように通路８０及び８２を通って下方作業室４６と上方作業室４４との間を流れる。
【００１３】
圧縮弁組立体５６は、停止部８４と、弁のばね８６と、弁プレート８８とを有する。弁プレート８８は、通常は複数の圧縮通路８０を閉鎖するように停止部８４に対して作用する弁ばね８６によってピストン本体５４に対して偏倚される。ショックアブソーバ２０の圧縮行程中に、下方作業室４６のガスは、複数の圧縮通路８０内に収容されるガスを圧縮する。複数の伸長通路８２は、下方作業室４６のガスが圧縮されるとき、下方作業室４６と上方作業室４４との間のガスの流れを制限することを可能にする。圧縮通路８０の圧縮ガスは、弁プレート８８に力を及ぼし、この弁プレート８８は、ガス圧によってつくられた力が弁ばね８６の偏倚負荷を克服し、ピストン本体５４から弁プレート８８を離し、追加のガスが下方作業室４６から通路８０を通って上方作業室４４まで流れることができるようになるまで通路８０を閉鎖したままシート上に残る。よって、二段階の減衰力は、圧縮行程中につくられる。ピストン組立体３２の最初の移動又は小さい移動は、伸長通路８２のみを通ってのみガスが流れるようにする。ピストン組立体３２の大きな移動中に移動が所定の速度又は値を超えるとき、圧縮弁５６が開放し、通路８０及び８２を通ってガスが流れることができるようにする。二段階の減衰力は、比較的にかたい減衰から比較的柔らかい減衰へ切り替える。
【００１４】
ショックアブソーバ２０の伸長中、圧縮弁組立体５６は、閉鎖されたまま、圧縮通路８０を通るガスの流れを禁止する。伸長行程中のすべてのガスの流れは、伸長通路８２を通り、通路８２の寸法は、ショックアブソーバ２４の減衰特性を決定する。
【００１５】
図２及び図４を参照すると、ロッドガイド組立体３６は、ショックアブソーバ２０の密封機能並びに潤滑機能の双方を提供する。ロッドガイド組立体３６は、メインハウジング９０と、上方シール組立体９２と、下方シール組立体９４と、リテーナ９６とを有する。メインハウジング９０は、ハウジング９０と圧力管３０との間のインターフェイスを密封する一対のシール９８とともに圧力管３０に嵌合される。リテーナ９６は、圧力管内にメインハウジング９０を固定する。ハウジング９０は、上方シール組立体９２に配置された第１のキャビティ１００を形成する。
【００１６】
上方シール組立体９２は、ハウジング９０とピストンロッド３４との間に配置されたダイナミックシール１０２と、第１のシール１０２とハウジング９０との間に配置された静止シール１０４と、キャビティ１００内に上方シール組立体９２を保持するためにハウジング９０に取り付けられたリテーナ１０６とを有する。
【００１７】
ハウジング９０は、下方組立体９４が配置される第２のキャビティ１１０が形成されている。下方組立体９４は、ピストンロッド３４に隣接して配置されたシール１１２と、シールハウジング１１４と、スペーサ１１６と、下方組立体９４を第２のキャビティ１１０内に保持するためにハウジング９０に固定されたリテーナ１１８とを有する。シールハウジング１１４は、ハウジング９０内に配置され、シール１２２は、境界部分をシールする。シール１１２は、ピストンロッド３４とシールハウジング１１４との間に配置される。スペーサ１１６は、リテーナ１１８の設定の間にシールを保護し、シール１１２とハウジング１１４との間の特定量の圧縮を行うようにシールハウジング１１４とシール１１２の双方に隣接するように配置される。
【００１８】
ハウジング９０、上方シール組立体９２及び下方組立体９４は、協働して室１２０を形成し、この室１２０は、ロッドガイド組立体３６を通してピストンロッド３４の運動を密封して潤滑するように潤滑油で充填される。ハウジング９０とシールハウジング１１４の間に配置されたシール１２２は、上方作業室４４から室１２０を隔離する。ショックアブソーバ１０の組み立て中、室１２０は、特定量の潤滑剤で充填される。上方シール組立体９２は、外部環境から室１２０を隔離し、下方組立体９４は、上方作業室４４から室１２０を隔離する。よって、ショックアブソーバ２０の室１２０内の潤滑剤は、ピストンロッド３４の動きの潤滑を提供しながら、同時に最初のガスの充填を維持することができるように作業室を密封する。
【００１９】
上述したようなガス充填型ショックアブソーバ２０は、特定の用途のための特定の性能要求に合わせるように調整することができる周波数依存ダンパを提供する。従来技術の液体充填型のショックアブソーバの圧縮及び伸長運動の間、液体は下方作業室から上方作業室へ、または上方作業室から下方作業室へ移動する。これは、減衰振動の周波数が増大するとき、なお、増加率を上昇し続け、高い周波数で指数的な形状曲線になる、周波数対散逸応答曲線を描く。本発明は、図５に示すようにこの曲線の形状を平坦にする機会をサスペンション装置の設計者に提供する。
【００２０】
この曲線の平坦化は、ガスの圧縮性と液体の非圧縮性による。ショックアブソーバの低速又は低周波数の動きの間、ガスの最小限の圧縮が起こり、ピストン・組立体３２の動きは、圧力管３０の上方作業室４４と上方作業室４６との間でガスを移送する。運動の周波数が増加するとき、ガスの圧縮は増大し、圧縮されたガスがガスばねのように作動し始めるとき、エネルギーの散逸を変化させる。ガスショック曲線が液体ショック曲線から離れる特定点は、通路８０及び８２の異なる寸法を選択することによって調整することができる。図５に示すような曲線形状を変化することに加えて、曲線の高さは、作業室４２内の最初の圧力を変化することによって調整することができる。
【００２１】
ショックアブソーバ２０の二重点の調整点は、これらの周波数の双方で、ショックアブソーバ２０の性能を最適化するために、車体の固有周波数と車のサスペンションの固有周波数の双方に対して調整ショックアブソーバ２０を調整することができる。従来技術の液体ショックアブソーバは、特定の周波数の応答に対して調整することができるが、他の周波数の応答は、曲線の形状を変えることのできないため調整することができない。
【００２２】
上述した詳細な説明では、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、請求の範囲の範囲と公正な意味から逸脱せずに改造、変形、変更を行うことは理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による独特のガス充填型周波数依存ダンパを備えた車の図面である。
【図２】本発明による独特のガス充填型周波数依存ダンパの側面、部分断面図である。
【図３】図２の円３に示す周波数依存ダンパに組み込まれた弁装置の拡大断面図である。
【図４】図２の円４に示すロッドガイド組立体の拡大断面図である。
【図５】液体充填型の従来の技術のショックアブソーバと、本発明によるガス充填型ショックアブソーバの双方の周波数とエネルギーの散逸を示す図面である。
【符号の説明】
１０ 車
１２ 後方サスペンション
１４ 前方サスペンション
１６ 車体
１８ 後輪
２０，２６ ショックアブソーバ
２２ 螺旋コイルばね
３２ ピストン組立体
３４ ピストンロッド
５４ ピストン本体
５６ 圧縮弁組立体
６０ ナット
６２ ワッシャ
７２ 環状シール

Claims (10)

1. 作業室を形成する圧力管と、
   前記作業室内に突出するピストンロッドと、
   前記ピストンロッドに取り付けられて前記作業室内に配置され、前記作業室を上方作業室及び下方作業室に分割するピストンであって、
   前記ピストンロッドに取り付けられたピストン本体と、
   前記ピストン本体を貫通して前記上方作業室と前記下方作業室との間に延在する複数の圧縮通路と、
   前記ピストン本体を貫通して前記上方作業室と前記下方作業室との間に延在し、常に完全に開放している複数の伸長通路と、を備えたピストンと、
   前記ピストン本体に隣接して配置され、前記圧縮通路を閉鎖するための弁プレートを含む圧縮チェック弁と、
   圧縮行程中に二段階の減衰特性を生じるために前記弁プレートを前記ピストンに対して偏倚する弁ばねと、を備えたダンパ。
2. 前記上方および下方作業室は、減衰媒体としてのガスで充填される請求項１に記載のダンパ。
3. 前記ガスは、空気である請求項２に記載のダンパ。
4. 前記ピストンロッドと前記圧力管との間に配置されたロッドガイド組立体を備えた請求項１に記載のダンパ。
5. 前記ロッドガイド組立体は、液体室を形成し、前記液体室は、潤滑液で充填されている請求項４に記載のダンパ。
6. 前記上方および下方作業室は、減衰媒体としてのガスで充填されている請求項５に記載のダンパ。
7. 前記ガスは空気である請求項６に記載のダンパ。
8. 前記ロッドガイド組立体は前記液体室を形成するハウジングと、前記流体室のための第１のシールを提供するために前記ハウジングと前記ピストンロッドとの間に配置された上方シール組立体と、前記液体室のための第２のシールを提供するために前記ハウジングと前記ピストンロッドとの間に配置された下方シール組立体とを有し、前記上方シール組立体はダイナミックシールと静止シールとを有する請求項５に記載のダンパ。
9. 前記ダイナミックシールは前記ハウジングと前記ピストンロッドとの間に配置されている請求項８に記載のダンパ。
10. 前記静止シールは前記ダイナミックシールと前記ハウジングとの間に配置されている請求項９に記載のダンパ。

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