JP5798843B2 - 緩衝器 - Google Patents

Description

この発明は、緩衝器の改良に関する。

緩衝器は、例えば、特許文献１に開示されるように、自動車等の車両のサスペンション装置に使用され、シリンダと、このシリンダのヘッド部に固定されるヘッド部材に軸支されてシリンダ内に出没可能に挿入されるロッドとを備える。

そして、上記ヘッド部材は、環状に形成されて内周に取り付けられる軸受部材で上記ロッドを軸支するロッドガイドと、このロッドガイドに積層されて上記ロッド外周に摺接しシリンダ内の作動流体が外気側に流出することを防止する環状のシール部材とを備える。

また、上記緩衝器は、上記ロッドの先端に保持されて上記シリンダ内を作動流体が充填される二つの作用室に区画するピストンと、上記シリンダのボトム部内周に摺接し、上記シリンダ内に体積補償用の気室を区画するフリーピストンとを備える。

さらに、上記緩衝器は、上記ピストンに形成されて上記二つの作用室を連通する流路と、この流路を作動流体が通過するとき所定の減衰力を発生する減衰力発生手段とを備え、走行中の車両に入力される路面振動を抑制する。

また、上記緩衝器において作動流体を水系流体としており、これにより、作動流体を鉱物性の油とする場合と比較して、減衰力応答性を向上させている。

特開２００９−３６２５７号公報

しかしながら、上記従来の緩衝器のように作動流体を油ではなく、水系流体とした場合には、以下の不具合を指摘される虞がある。

即ち、シール部材とロッドは、潤滑皮膜を介して摺接することにより潤滑性が良好に保たれているが、水系流体は、油と比較して潤滑性に乏しく、シール部材とロッドとの摺動性を良好にするためには、潤滑皮膜を厚くする必要がある。

しかしながら、潤滑皮膜を厚くすると、ロッドが退出したときに外気に曝される作動流体の量が増加し、これに伴い作動流体の蒸発量も増加して作動流体が不足する虞がある。

そこで、本発明の目的は、上記不具合を解決し、作動流体に水系流体を採用する場合においても作動流体の不足を防止することが可能な緩衝器を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、シリンダと、このシリンダの外側に同軸に配置されて上記シリンダとの間にリザーバを形成する外筒と、上記シリンダ内に出没可能に挿入されるロッドと、このロッドの先端に保持されて上記シリンダ内を作動流体が充填される二つの作用室に区画するピストンと、上記シリンダのボトム部に固定されピストン側の上記作用室と上記リザーバとを区画するベース部材とを備え、上記リザーバは、作動流体が貯留されてなるリザーバ内液室と、気体が収容されてなるリザーバ内気室とからなる緩衝器において、内部に作動流体が貯留されてなるタンク内液室と、気体が収容されてなるタンク内気室とが形成されるタンクと、このタンクと上記リザーバとを連通する第一流路及び第二流路とを備え、上記第一流路は、そのタンク側開口が常にタンク内液室に臨み、上記第一流路の途中には、上記タンク内液室から上記リザーバへの移動のみを許容する供給用チェック弁が設けられてなり、上記第二流路は、そのリザーバ側開口が最圧縮時の上記リザーバ内液室と上記リザーバ内気室の境界近傍に臨み、上記第二流路の途中には、上記リザーバから上記タンクへの移動のみを許容する排出用チェック弁が設けられてなり、上記作動流体が水系流体からなることである。

本発明によれば、作動流体の蒸発量が増加してシリンダ内の作動流体が不足したとしても、タンク内の作動流体が供給用チェック弁を介して補充されるため、作動流体にグリコール水溶液等の水系流体を採用する場合においても作動流体の不足を防止することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る緩衝器を原理的に示す縦断面図である。

以下に本発明の一実施の形態を示す緩衝器について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る緩衝器Ｄは、シリンダ１と、このシリンダ１の外側に同軸に配置されて上記シリンダ１との間にリザーバＲを形成する外筒２と、上記シリンダ１内に出没可能に挿入されるロッド３と、このロッド３の先端に保持されて上記シリンダ１内を作動流体が充填される二つの作用室Ｐ１，Ｐ２に区画するピストン４と、上記シリンダ１のボトム部（図１中下部）に固定されピストン側の上記作用室（圧側作用室Ｐ２）と上記リザーバＲとを区画するベース部材５とを備える。

そして、上記リザーバＲは、作動流体が貯留されてなるリザーバ内液室Ｒ１と、気体が収容されてなるリザーバ内気室Ｒ２とからなる。

さらに、上記緩衝器Ｄは、内部に作動流体が貯留されてなるタンク内液室Ｔ１と、気体が収容されてなるタンク内気室Ｔ２とが形成されるタンクＴと、このタンクＴと上記リザーバＲとを連通する第一流路６及び第二流路７とを備える。

上記第一流路６は、そのタンク側開口６０が常にタンク内液室Ｔ１に臨み、上記第一流路６の途中には、上記タンク内液室Ｔ１から上記リザーバＲへの移動のみを許容する供給用チェック弁６ａが設けられてなる。

一方、上記第二流路７は、そのリザーバ側開口７１が最圧縮時の上記リザーバ内液室Ｒ１と上記リザーバ内気室Ｒ２の境界（液面Ｏ１）近傍に臨み、上記第二流路７の途中には、上記リザーバＲから上記タンクＴへの移動のみを許容する排出用チェック弁７ａが設けられてなる。

以下に詳細に説明すると、本実施の形態に係る緩衝器Ｄは、自動車等の車両のサスペンション装置に使用され、上記シリンダ１と上記外筒２との間にリザーバＲを形成して複筒型緩衝器を構成する。

また、上記緩衝器Ｄは、上記ロッド３を車体側に、上記シリンダ１及び外筒２を車輪側に固定されて正立型に設定される。

上記シリンダ１は、図１中上側開口部にヘッド部材８が固定され、図１中下側開口部にベース部材５が固定される。上記シリンダ１内における上記ヘッド部材８とベース部材５との間には、作動流体が充填されて作用室（Ｐ１，Ｐ２）を形成し、この作用室（Ｐ１，Ｐ２）は、シリンダ１内に摺動可能に挿入されるピストン４で上下に区画される。以下、図１中上側に位置するロッド側の作用室を伸側作用室Ｐ１、図１中下側に位置するピストン側の作用室を圧側作用室Ｐ２という。

また、上記シリンダ１内における上記ベース部材５よりも図中下側には、同じく作動流体が充填されるシリンダ内下室Ｐ３が形成される。このシリンダ内下室内Ｐ３の作動流体は、シリンダ１に形成されてシリンダ内下室Ｐ３に臨む通孔１０を介してリザーバ内液室Ｒ１との間を自由に移動可能である。

上記ヘッド部材８は、内周に取り付けられる軸受部材８ａでロッド３を軸支するロッドガイド８０と、このロッドガイド８０の外気側（図１中上側）に積層される環状のシール部材８１とを備える。

上記ロッドガイド８０は、外周部が外筒２に嵌合してリザーバＲの図１中上端を閉塞する軸受本体８０ａと、この軸受本体８０ａの図１中下端から垂設されてシリンダ１の図１中上端部に嵌合する嵌合部８０ｂとを備える。

また、上記シール部材８１は、上記軸受本体８０ａ上に積層されてロッドガイド８０と一体的にシリンダ１及び外筒２に固定され、その内周シール８１ａがロッド３外周に摺接してシリンダ１内の作動流体が外気側に流出することを防止する。

上記ロッド３の先端に保持されるピストン４は、上記二つの作用室Ｐ１，Ｐ２を連通する伸側流路４０及び圧側流路４１と、伸側流路４０の途中に設けられる伸側減衰力発生バルブＶ１と、圧側流路４１の途中に設けられる圧側チェック弁Ｃ１とを備える。

上記伸側減衰力発生バルブＶ１は、伸側作用室Ｐ１から圧側作用室Ｐ２へ作動流体の移動のみを許容すると共に、開弁圧が高く設定され、作動流体の移動の際に高い流路抵抗を生じさせて、メインの伸側減衰力を発生する。

一方、上記圧側チェック弁Ｃ１は、圧側作用室Ｐ２から伸側作用室Ｐ１への作動流体の移動のみを許容すると共に、開弁圧が低く設定されて容易に開弁する。

また、上記シリンダ１のボトム部に固定されるベース部材５は、圧側作用室Ｐ２とシリンダ内下室Ｐ３及び通孔１０を介してリザーバ内液室Ｒ１とを連通する伸側流路５０及び圧側流路５１と、伸側流路５０の途中に設けられる伸側チェック弁Ｃ２と、圧側流路５１の途中に設けられる圧側減衰力発生バルブＶ２とを備える。

上記伸側チェック弁Ｃ２は、リザーバ側から圧側作用室Ｐ２への作動流体の移動のみを許容すると共に、開弁圧が低く設定されて容易に開弁する。

一方、上記圧側減衰力発生バルブＶ２は、圧側作用室Ｐ２からリザーバ側への作動流体の移動のみを許容すると共に、開弁圧が高く設定され、作動流体の移動の際に高い流路抵抗を生じさせて、メインの圧側減衰力を発生する。

ところで、上記シリンダ１と外筒２との間に形成されるリザーバＲは、上記リザーバ内液室Ｒ１と、このリザーバ内液室Ｒ１の液面Ｏ１を介して上側に形成されて気体が収容されるリザーバ内気室Ｒ２とからなり、その図１中上側を上記ヘッド部材８で閉塞されると共に、その図１中下側をボトム部材２０で閉塞される。

また、上記リザーバＲは、第一流路６及び第二流路７を介して外筒２の外側に配置されるタンクＴに連通し、このタンクＴの内部には、作動流体が貯留されてなるタンク内液室Ｔ１と、このタンク内液室Ｔ１の液面Ｏ２を介して上側に形成され気体が収容されるタンク内気室Ｔ２とからなる。

そして、上記第一流路６のタンク側開口６０は、上記タンクＴの底部に設けられて常にタンク内液室Ｔ１に臨み、上記第一流路６のリザーバ側開口６１は、外筒２の図１中下部に設けられて常にリザーバ内液室Ｒ１に臨む。

したがって、上記第一流路６は、タンク内液室Ｔ１とリザーバ内液室Ｒ１とを連通する。この第一流路６の途中には、上記タンク内液室Ｔ１から上記リザーバ内液室Ｒ１への移動のみを許容する供給用チェック弁６ａが設けられる。

一方、上記第二流路７のタンク側開口７０は、上記タンクＴの天井部に設けられて常にタンク内気室Ｔ２に臨み、上記第二流路７のリザーバ側開口７１は、外筒２の図１中上部に設けられて緩衝器Ｄの最圧縮時におけるリザーバ内液室Ｒ１の液面Ｏ１近傍に臨む。

したがって、上記第二流路７は、リザーバＲに収容される作動流体の量によってタンク内気室Ｔ２とリザーバ内気室Ｒ２とを連通する場合も、タンク内気室Ｔ２とリザーバ内液室Ｒ１とを連通する場合もある。この第二流路７の途中には、作動流体若しくは気体がタンク側に移動することのみを許容する排出用チェック弁７ａが設けられる。

また、本実施の形態において、シリンダ１、リザーバＲ、及びタンクＴに収容される作動流体は水系流体であり、この水系流体は、水にグリコール類を加えたグリコール水溶液である。上記グリコール類として、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール等が用いられる。

次に、本実施の形態における緩衝器Ｄの作用効果について説明すると、ロッド３がシリンダ１から退出する緩衝器Ｄの伸長時には、伸側作用室Ｐ１が加圧され、この伸側作用室Ｐ１の作動流体は、ピストン４の伸側減衰力発生バルブＶ１を押し開き圧側作用室Ｐ２に移動する。

このとき、退出したロッド３の体積分の作動流体がシリンダ１内で不足するため、この不足分の作動流体がベース部材５の伸側チェック弁Ｃ２を開いてシリンダ１内に流入する。

そして、リザーバＲから作動流体がシリンダ１内に移動するため、リザーバＲの内圧が低下して供給用チェック弁６ａが開き、第一流路６を介して作動流体がタンクＴからリザーバＲに移動し、タンクＴとリザーバＲの内圧が等しくなる。

一方、ロッド３がシリンダ１内に進入する緩衝器Ｄの圧縮時には、圧側作用室Ｐ２が加圧され、この圧側作用室Ｐ２の作動流体は、ピストン４の圧側チェック弁Ｃ１を開いて伸側作用室Ｐ１に移動する。

このとき、進入したロッド３の体積分の作動流体がシリンダ１内で余剰となるため、この余剰分の作動流体がベース部材５の圧側減衰力発生バルブＶ２を押し開いてリザーバＲに流入する。

そして、リザーバＲに作動流体が流入するため、リザーバＲの内圧が上昇して排出用チェック弁７ａが開く。このとき、リザーバＲの液面Ｏ１が第二流路７のリザーバ側開口７１よりも図１中上側に位置する場合には、作動流体がリザーバＲからタンクＴに移動し、リザーバＲの液面Ｏ１が第二流路７のリザーバ側開口７１よりも図１中下側に位置する場合には、気体がリザーバＲからタンクＴに移動して、タンクＴとリザーバＲの内圧が等しくなる。

即ち、緩衝器Ｄは、伸張時において、ピストン４の伸側減衰力発生バルブＶ１を押し開いて伸側流路４０を通過する際の流路抵抗、及びベース部材５の伸側チェック弁Ｃ２を開いて伸側流路５０を通過する際の流路抵抗に起因する伸側減衰力を発生する。

また、緩衝器Ｄは、圧縮時において、ベース部材５の圧側減衰力発生バルブＶ２を押し開いて圧側流路５１を通過する際の流路抵抗、及びピストン４の圧側チェック弁Ｃ１を開いて圧側流路４１を通過する際の流路抵抗に起因する圧側減衰力を発生する。

更に、緩衝器Ｄは、伸縮運動を繰り返すことにより、リザーバＲの液面Ｏ１が第二流路７のリザーバ側開口７１よりも高くなる場合にはリザーバＲの作動流体とタンクＴの作動流体とを循環させ、リザーバＲの液面Ｏ１が第二流路７のリザーバ側開口７１よりも低くなる場合にはリザーバＲの気体とタンクＴの作動流体とを置換させる。

つまり、緩衝器Ｄの伸縮により、作動流体のみがタンクＴからリザーバＲに供給されることから、ロッド３外周に付着した作動流体が蒸発したとしても、シリンダ１及びリザーバＲで作動流体が不足することを防止することが可能となる。

また、リザーバＲに作動流体が供給されてリザーバＲに収容される作動流体の量が一定以上となった場合には、リザーバＲの液面Ｏ１が第二流路７のリザーバ側開口７１よりも図１中上側に位置するため、作動流体をタンクＴに排出用チェック弁７ａを介して流出させて、リザーバＲの作動流体が増えすぎることがない。

つまり、第二流路７のリザーバ側開口７１を設ける位置は、リザーバＲの作動流体が多くなりすぎない位置に設ければよく、それは、リザーバＲの液面Ｏ１が最も高くなる緩衝器Ｄの最収縮時において望ましい液面Ｏ１の位置に設定することにより実現可能であり、請求項における最圧縮時のリザーバ内液室Ｒ１とリザーバ内気室Ｒ２の境界近傍とは、上記望ましい液面Ｏ１の位置をいうものである。

また、本実施の形態において、第一流路６のリザーバ側開口６１が常にリザーバ内液室Ｒ１に臨む位置に設けられることから、タンクＴの作動流体は、リザーバ内気室Ｒ２を介することなくリザーバ内液室Ｒ１に移動し、作動流体内に気泡が混入することを防止することが可能となる。

また、本実施の形態において、第一流路６のリザーバ側開口６１がタンクＴの底部に設けられることから、タンクＴに収容する作動流体の量を最小限にしながらリザーバ側開口６１を常にリザーバ内液室Ｒ１に臨ませることが可能である。

また、本実施の形態において、作動流体が水系流体からなり、水系流体は、油と比較して圧縮され難く、減衰力発生の応答性を高めることが可能となる。

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することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

例えば、上記実施の形態における緩衝器Ｄは、自動車等の車両のサスペンション装置に使用されるとしたがこの限りではなく、他の装置に使用されるとしても良い。

また、上記実施の形態において、第一流路６のリザーバ側開口６１が常にリザーバ内液室Ｒ１に臨むとしたが、リザーバ内気室Ｒ２に臨むとしても良い。

また、上記実施の形態において、第二流路７のタンク側開口７０が常にタンク内気室Ｔ２に臨むとしたが、タンク内液室Ｔ１に臨むとしても良い。

また、図１中において、タンクＴを外筒２と分離して記載したが、外筒４の外側に同軸にチューブを配置し、このチューブと外筒４との間をタンクとするとしても良い。

また、上記実施の形態における作動流体は、水系流体たるグリコール水溶液としたが、水系流体として水単体を利用するとしても、水に防錆剤を添加したものを利用するとしても良い。

Ｃ１ 圧側チェック弁
Ｃ２ 伸側チェック弁
Ｄ 緩衝器
Ｏ１，Ｏ２ 液面
Ｐ１ 伸側作用室
Ｐ２ 圧側作用室
Ｒ リザーバ
Ｒ１ リザーバ内液室
Ｒ２ リザーバ内気室
Ｔ タンク
Ｔ１ タンク内液室
Ｔ２ タンク内気室
Ｖ１ 伸側減衰力発生バルブ
Ｖ２ 圧側減衰力発生バルブ
１ シリンダ
２ 外筒
３ ロッド
４ ピストン
５ ベース部材
６ 第一流路
６ａ 供給用チェック弁
７ 第二流路
７ａ 排出用チェック弁
８ ヘッド部材
１０ 通孔
２０ ボトム部材
４０，５０ 伸側流路
４１，５１ 圧側流路
６０，７０ タンク側開口
６１，７１ リザーバ側開口

Claims (3)

1. シリンダと、このシリンダの外側に同軸に配置されて上記シリンダとの間にリザーバを形成する外筒と、上記シリンダ内に出没可能に挿入されるロッドと、このロッドの先端に保持されて上記シリンダ内を作動流体が充填される二つの作用室に区画するピストンと、上記シリンダのボトム部に固定されピストン側の上記作用室と上記リザーバとを区画するベース部材とを備え、
   上記リザーバは、作動流体が貯留されてなるリザーバ内液室と、気体が収容されてなるリザーバ内気室とからなる緩衝器において、
   内部に作動流体が貯留されてなるタンク内液室と、気体が収容されてなるタンク内気室とが形成されるタンクと、このタンクと上記リザーバとを連通する第一流路及び第二流路とを備え、
   上記第一流路は、そのタンク側開口が常にタンク内液室に臨み、上記第一流路の途中には、上記タンク内液室から上記リザーバへの移動のみを許容する供給用チェック弁が設けられてなり、
   上記第二流路は、そのリザーバ側開口が最圧縮時の上記リザーバ内液室と上記リザーバ内気室の境界近傍に臨み、上記第二流路の途中には、上記リザーバから上記タンクへの移動のみを許容する排出用チェック弁が設けられてなり、
   上記作動流体が水系流体からなることを特徴とする緩衝器。
2. 上記第一流路のリザーバ側開口が常にリザーバ内液室に臨む位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 上記第一流路のタンク側開口が上記タンクの底部に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の緩衝器。

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