JP2002089604A

JP2002089604A - 車両用ダンパ装置

Info

Publication number: JP2002089604A
Application number: JP2000275972A
Authority: JP
Inventors: Shinji Takayanagi; 眞二高柳; Masahiro Minowa; 昌啓箕輪; Seiji Ito; 政治伊藤; Katsumi Shimizu; 克実清水; Kazuto Onodera; 和人小野寺; Keiji Sato; 桂二佐藤; Shoji Suzuki; 章司鈴木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; SWCC Corp
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2002-03-27
Also published as: KR20020021057A; CN1254390C; CN1343577A; TW508327B

Abstract

(57)【要約】【解決手段】アウターシェル４と、このアウターシェ
ル４中に先端を挿入した状態で、アウターシェル４の長
手方向に往復運動をするピストンロッド３と、アウター
シェル４の外周部に配置されて、ピストンロッド３をア
ウターシェル４から引き出す方向に弾力を及ぼすコイル
スプリング７と、ピストンロッド３の先端に連結固定さ
れ、アウターシェル４中に収容されて、ピストンロッド
３と一体にアウターシェル４中で往復運動をするインナ
ーシェル８と、インナーシェル８とアウターシェル４と
の間に配置され、インナーシェル８の外面とアウターシ
ェル４の内面に密着固定された粘弾性ゴム層９とを備え
る。【効果】オイルダンパに比べて構造が簡単でコストダ
ウンを図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のサスペンシ
ョン等に組み込まれて使用されて衝撃を吸収する、車両
用ダンパ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車やオートバイ等のサスペンション
は、コイルスプリングとオイルダンパとを組み合わせて
構成される。コイルスプリングは、車両重量を支えなが
ら、路面の凹凸による乗員へのショックを緩和する機能
を持つ。コイルスプリングのバネ定数を小さくすると乗
り心地が柔らかくなるが、エネルギー吸収のために長い
ストロークが必要になる。そこで、この振動エネルギを
吸収しサスペンションの変位を小さくし振動を短時間で
減衰させるために、オイルダンパが用いられる。

【０００３】一般に乗り心地の優れたオイルダンパは、
コイルスプリングを圧縮する方向の力に対して容易に追
従し、その逆のコイルスプリングを伸長する方向の力に
対して強く抵抗するような特性を持つ。即ち、圧縮され
たコイルスプリングをゆっくりともとに戻すように作用
して、コイルスプリングの反発力を緩和し振動を効果的
に減衰させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の技術には、次のような解決すべき課題があっ
た。図２は、従来のオイルダンパを示し、中心線より右
側は正面図、中心線の左側はその中心線から右側を見た
縦断面図である。図のように、オイルダンパは、両端に
継ぎ手１０Ａ、１０Ｂを備える。継ぎ手１０Ａの貫通孔
にはラバーブッシュ１１が嵌め込まれている。また、継
ぎ手１０Ａにはその下方にピストンロッド１３が連結さ
れている。ピストンロッド１３の中程には、クッション
ラバー１２が装着されている。ピストンロッド１３の先
端は、継ぎ手１０Ｂに連結されたアウタシェル１６の内
部に挿入されている。このアウタシェル１６の内部に
は、オイルシール１４、ベアリング１５、ピストン１
７、シリンダ１８、作動油１９、及びベースバルブ２０
が、それぞれ所定位置に配置されている。

【０００５】継ぎ手１０Ａは、ラバーブッシュ１１を介
して図示しないオートバイの車軸に固定される。継ぎ手
１０Ｂは、同様にして図示しないオートバイのフロント
フォークに固定される。ピストンロッド１３の先端には
ピストン１７が固定されており、シリンダ１８内部に収
容された作動油１９を加圧する。ベアリング１５は、ピ
ストンロッド１３をシリンダ１８の軸部に保持するため
の軸受けである。オイルシール１４は、シリンダ１８内
に作動油を閉じ込めるためのものである。ベースバルブ
２０は圧縮力の減衰作用を持つ。即ち、ダンパーに圧縮
側の力が働いたときに、ベースバルブ２０が上方に押し
上げられて、作動油１９が圧縮される。作動油が、ベー
スバルブ２０とシリンダ１８内壁の隙間からアウタシェ
ル１６とシリンダ１８の間の空隙に流れ出るとき、その
抵抗により圧縮方向の力が減衰される。

【０００６】上記のようなオイルダンパは、継ぎ手１０
Ａと１０Ｂとの間隔を縮めてコイルスプリング２１を圧
縮させるような動きに対しては柔らかく追従する。一
方、コイルスプリング２１の反発力によって、継ぎ手１
０Ａと１０Ｂとの間隔を押し広げるような動きに対して
は、作動油１９が抵抗力を与える。即ち、ピストン１７
に設けられた図示しないオリフィスを作動油１９が通過
する際の抵抗力が、圧縮されたコイルスプリング２１を
ゆっくりともとに戻すように作用して、コイルスプリン
グ２１の反発力を緩和する。

【０００７】しかしながら、このような構成のオイルダ
ンパは、上記のような特性を発揮させるために、ピスト
ン１７の部分に作動油１９の流路を制御する複雑な機構
を必要とする。しかも、これらの部分に高い寸法精度が
要求されるために、コストダウンが容易でないという問
題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。〈構成１〉アウターシェルと、このアウターシェル中に
先端を挿入し、上記アウターシェルの長手方向に往復運
動をするピストンロッドと、上記アウターシェルの外周
に配置されて、上記ピストンロッドをアウターシェルか
ら引き抜く方向に弾力を及ぼすコイルスプリングと、上
記ピストンロッドの先端に連結固定され、上記アウター
シェル中に収容されて、上記ピストンロッドと一体にア
ウターシェル中で長手方向に往復運動をするインナーシ
ェルと、上記インナーシェルとアウターシェルとの間に
配置され、インナーシェルの外面に内周面を密着させ、
アウターシェルの内面に外周面を密着固定させた粘弾性
ゴム層とを備えたことを特徴とする車両用ダンパ装置。

【０００９】〈構成２〉構成１に記載の車両用ダンパ装
置において、上記ピストンロッドを上死点に配置したと
き、上記粘弾性ゴム層は、上記ピストンロッド側の端部
に、内周面をインナーシェルの外周に密着させ、長手方
向に沿って次第に外径を拡大させて最後にアウターシェ
ルの内面に達するコーン状部を備えたことを特徴とする
車両用ダンパ装置。

【００１０】〈構成３〉構成１に記載の車両用ダンパ装
置において、インナーシェルは、ベアリングを貫通した
ピストンロッドを一端に固定し、他端にアウターシェル
内に嵌め込まれた端金具を固定して、アウターシェルの
軸部に支持されながら往復運動することを特徴とする車
両用ダンパ装置。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
例を用いて説明する。図１は、本発明の車両用ダンパ装
置の具体例を示し、中心線より右側は正面図、中心線の
左側はその中心線から右側を見た縦断面図である。図の
車両用ダンパ装置の外観は、図２に示した従来のオイル
ダンパと全く同様であり、従来品と交換してそのまま使
用することが可能になっている。継ぎ手１Ａと継ぎ手１
Ｂは、図２の継ぎ手１０Ａ、継ぎ手１０Ｂと同様に、図
示しないオートバイの車軸とフロントフォークにそれぞ
れ固定される。

【００１２】継ぎ手１Ａにはピストンロッド３が接続さ
れている。ピストンロッド３にはクッションラバー２が
嵌め込まれている。ピストンロッド３の先端は、継ぎ手
１Ｂに連結されたアウターシェル４の内部に挿入されて
いる。このアウターシェル４の内部には、ベアリング３
０、インナーシェル８、粘弾性ゴム層９及び端金具４０
等が配置されている。このように、本発明の車両用ダン
パ装置は、従来のオイルダンパのピストン１７（図１）
や作動油１９（図１）のあった部分を粘弾性ゴム層９に
置き換えて、同等の機能を発揮するようにしている。

【００１３】図３は、本発明の車両用ダンパ装置の詳細
な縦断面図である。図の継ぎ手１Ａとピストンロッド３
とは一体化されている。ピストンロッド３の先端はアウ
ターシェル４の内部に挿入されている。コイルスプリン
グ７は、ピストンロッド３の往復運動により伸縮し、ピ
ストンロッド３を常に上死点位置に復帰させるような力
を及ぼす。ストッパ６はアウターシェル４の外周にねじ
込まれて、継ぎ手１Ａと共同してコイルスプリング７を
上下方向から挟み付け、コイルスプリング７を適度に圧
縮した状態に保持している。ピストンロッド３が下死点
位置に達したとき、ベアリング３０と継ぎ手１Ａとが衝
突する衝撃を緩和するために、クッションラバー２が設
けられている。以上の構成は、図２に示した従来のオイ
ルダンパと同様である。

【００１４】図４の（ａ）は継ぎ手１Ａとピストンロッ
ド３の一部縦断面図、（ｂ）はクッションラバー２の縦
断面図、（ｃ）はベアリング３０の縦断面図である。図
３に示したように、ピストンロッド３の先端は、インナ
ーシェル８の軸孔にねじ込まれて固定される。このため
に図４の（ａ）に示すように、ピストンロッド３の先端
には雄ねじ部３Ａが設けられている。（ｂ）に示すクッ
ションラバー２は、ピストンロッド３の貫通する軸孔２
Ａを有し、ピストンロッド３の外周に固定される。

【００１５】図３に示すように、アウターシェル４の上
部にはベアリング３０がねじ込まれて固定されており、
ピストンロッド３は、このベアリング３０の軸孔を貫通
してその先端をアウターシェル４の内部に挿入してい
る。図４の（ｃ）に示すように、ベアリング３０はスリ
ーブ３１と座金３３の間にオイルメタル３２を固定した
もので、このオイルメタル３２の軸孔によって、ピスト
ンロッド３が上下方向に滑らかにスライドするように支
持される。座金３３とスリーブ３１とはビス３４により
一体に固定されている。また、スリーブ３１の下面に
は、ゴムワッシャ３５とワッシャ３６とが固定されてい
る。ゴムワッシャ３５とワッシャ３６とは、アウターシ
ェル４中をインナーシェル８が上下動する場合に、イン
ナーシェル８とベアリング３０との衝突による衝撃を緩
和するために設けられている。

【００１６】ベアリング３０は、アウターシェル４の上
部にねじ込み固定される。一方、インナーシェル８（図
３）の軸孔には、下方から端金具４０がねじ込まれてい
る。端金具４０は、アウターシェル４の内部にスライド
可能な状態で嵌め込まれる。ピストンロッド３はインナ
ーシェル８と一体になってアウターシェル４の内部を上
下運動する。このとき、ベアリング３０の軸孔と端金具
４０とによって、ピストンロッド３がアウターシェル４
の軸部中央に支持される。粘弾性ゴム層９は、それ自体
柔軟でインナーシェル８をアウターシェル４の軸部に支
持する力は無いが、ベアリング３０の軸孔と端金具４０
の作用により、インナーシェル８が、横ぶれやすり鉢運
動をすることなく、長手方向に往復運動するように案内
される。

【００１７】図５の（ａ）はアウターシェル４とインナ
ーシェル８と粘弾性ゴム層９の部分の縦断面図、（ｂ）
は端金具４０の縦断面図、（ｃ）はストッパ６の縦断面
図、（ｄ）はキャップ５の縦断面図である。図のよう
に、粘弾性ゴム層９は、アウターシェル４とインナーシ
ェル８の間に配置され、インナーシェル８の外面に内周
面を密着させ、アウターシェル４の内面に外周面を密着
固定させて成る。粘弾性ゴム層９は、アウターシェル４
とインナーシェル８に加硫接着等の手段により強固に接
着され、これらは互いに一体化されている。また、図
は、ピストンロッド３（図１）を上死点に配置したとき
の断面状態を示す。このとき、粘弾性ゴム層９は、ピス
トンロッド側の端部で、内周面をインナーシェル８の外
周に密着させ、長手方向に沿って次第に外径を拡大させ
て、最後にアウターシェル４の内面に達するコーン状部
分９Ｃを備える。

【００１８】粘弾性ゴムは、自身の形状を保持できる程
度のせん断弾性率を有し、減衰性能の指標である等価減
衰定数の値ができるだけ大きいものが望ましい。これに
はシリコーン系のポリマーを主成分とした組成物、天然
ゴムや合成ゴムを主成分とした高減衰組成物が挙げられ
る。なお、自身の形状を保持できる程度のせん断弾性率
とは具体的には０．０１ＭＰａ程度以上の値である。せ
ん断弾性率の値がこれよりも小さい場合には重力等の影
響で経時的に粘弾性体の形状が変化してしまい本発明の
意図する効果が得られなくなってしまう。また等価減衰
定数の値は剪断歪率±１００％において最低５％以上で
あることが好ましい。等価減衰定数の値がこれよりも小
さい場合には、必要とされる振動減衰効果が得られ難く
なる。

【００１９】また、インナーシェル８の上端に設けられ
たネジ孔８Ｂにはピストンロッド３の雄ねじ部３Ａ（図
４）がねじ込まれる。インナーシェル８の下端に設けら
れたネジ孔８Ｃには、図５（ｂ）に示す端金具４０の雄
ねじ部４３がねじ込まれる。この端金具４０は金具４１
の外周にブッシュ４２を嵌め込んで、インナーシェル８
と接する側に座金４４を配置したものである。この端金
具４０は、上記のようにインナーシェル８のアウターシ
ェル４の内部での軸ぶれを防止するために設けられたも
ので、ブッシュ４２の外周は、アウターシェル４の内面
に接して端金具４０を滑らかに上下動させる滑面を有す
る。

【００２０】ストッパ６は、アウターシェル４の外周面
に形成されたネジ部４Ａにねじ込まれて、既に説明した
要領でコイルスプリング７（図３）の下端を支持する。
キャップ５は継ぎ手１Ｂと一体化され、アウターシェル
４の下端を封止する役割を持つ。キャップ５はアウター
シェル４の下端外周に形成されたネジ部４Ｂにネジ込ま
れてアウターシェル４の下端に固定される。こうして、
以下に説明するようなダンパ特性を得る。

【００２１】図６は、アウターシェル４中でのインナー
シェル８の位置に応じた粘弾性ゴム層９の断面形状変化
を示す縦断面図である。この図に示すように、粘弾性ゴ
ム層９は、図の（ａ）に示す状態から図の（ｂ）に示す
状態に移行する場合、上端のコーン状部分９Ｃが圧縮さ
れる。このコーン状部分９Ｃはアウターシェル４に接着
されていないから比較的容易に変形する。即ち、インナ
ーシェル８に力を加えて、図の（ａ）に示す状態から図
の（ｂ）に示す状態に粘弾性ゴム層９を変形させる場合
の粘弾性ゴム層９の反発力は弱い。一方、図の（ｂ）に
示す状態から図の（ａ）に示す状態に戻す場合には、粘
弾性ゴム層９全体に剪断応力が加わる。粘弾性ゴム層９
は全体として剪断方向に摩擦力を及ぼし、ゆっくり変形
しようとする。

【００２２】図７は、本発明の車両用ダンパ装置の特性
説明図で、（ａ）は車両用ダンパ装置の圧縮時と伸長時
の反力と変形速度との関係を示すグラフ、（ｂ）は車両
用ダンパ装置が所定の速度で圧縮された後に反力により
伸長していく過程での、荷重と変位の関係を示すグラ
フ、（ｃ）は車両のサスペンションの機能を説明する概
略図である。

【００２３】ダンパは一般に、変形速度が速いほど高い
反力を発生して変形を妨げるように作用する。車両用ダ
ンパ装置の場合には、図の（ａ）に示すように、圧縮時
には変形速度が速くても比較的小さい反力を発生する。
一方、伸長時には変形速度が速くなると大きな反力を発
生する。そして、一定の変形速度で、ピストンロッド３
を通じてインナーシェル８に加える荷重を次第に増加さ
せていくと、図の（ｂ）の曲線Ｐに示すようにして、イ
ンナーシェル８を変位させる。

【００２４】図の直線Ｘは、コイルスプリング７のみを
用いた場合のインナーシェル８の変位を示す。この場
合、コイルスプリング７のバネ定数に依存した傾斜で直
線状に変位量が変化する。車両用ダンパ装置に圧縮力が
加わった場合の特性は、曲線Ｐのように、コイルスプリ
ング７と大差が無いようにしている。次に、荷重を次第
に減少させて伸長させていくと、図の（ｂ）の曲線Ｑに
示すようにして、インナーシェル８が変位する。即ち、
変位がゆっくりと元に戻るように動作する。速い速度で
元に戻ろうとすると、粘弾性ゴム層９による反力が発生
して元に戻る力を阻止する。

【００２５】この曲線Ｐと曲線Ｑとにより描かれたヒス
テリシスカーブに囲まれた部分の面積が大きいほど、振
動エネルギを減衰させる効果が高い。粘弾性ゴムの場合
この面積が十分に大きい。この特性は、粘弾性ゴム層９
の材料や断面形状を変えることにより自由に変更でき
る。即ち、車両用ダンパ装置として理想的な特性のもの
を容易に設計できる。例えば、粘弾性ゴム層９のコーン
状部分を長くすれば、曲線Ｐがより直線Ｘに近づく。

【００２６】車両の車輪５０を支えるサスペンションに
は、図の（ｃ）に示すようにして車両用ダンパ装置５１
が取り付けられる。この車輪が路面５２の突起５３に差
しかかったとき、車両用ダンパ装置５１は矢印Ｂの方向
の力を受けて縮む。そして、突起５３を乗り越えた後は
再び元の長さに戻ろうとする。突起５３によって急激な
圧縮力を受けたときは車両用ダンパ装置は上記の曲線Ｐ
の特性により柔らかく追従して縮む。一方、突起５３を
乗り越えた後は、上記曲線Ｑの特性により、ゆっくりと
元の長さに復帰する。そして、図示しないコイルスプリ
ングが伸びようとする力に対して大きな抗力を発生させ
て、車輪５０の振動を抑止する。

【発明の効果】以上説明した車両用ダンパ装置は、粘弾
性ゴム層９を剪断モードで変形させて、車両のサスペン
ションに要求される最適なダンパ特性を得ている。従っ
て、構造が簡単で堅牢であるという効果がある。さら
に、部品点数が少ないため、従来のオイルダンパ等に比
較して十分なコストダウンを図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用ダンパ装置の具体例を示し、中
心線より右側は正面図、中心線の左側はその中心線から
右側を見た縦断面図である。

【図２】従来のオイルダンパを示し、中心線より右側は
正面図、中心線の左側はその中心線から右側を見た縦断
面図である。

【図３】本発明の車両用ダンパ装置の詳細な縦断面図で
ある。

【図４】（ａ）は継ぎ手１Ａとピストンロッド３の一部
縦断面図、（ｂ）はクッションラバー２の縦断面図、
（ｃ）はベアリング３０の縦断面図である。

【図５】（ａ）はアウターシェル４とインナーシェル８
と粘弾性ゴム層９の部分の縦断面図、（ｂ）は端金具４
０の縦断面図、（ｃ）はストッパ６の縦断面図、（ｄ）
はキャップ５の縦断面図である。

【図６】アウターシェル４中でのインナーシェル８の位
置に応じた粘弾性ゴム層９の断面形状変化を示す縦断面
図である。

【図７】本発明の車両用ダンパ装置の特性説明図で、
（ａ）は車両用ダンパ装置の圧縮時と伸長時の反力と変
形速度との関係を示すグラフ、（ｂ）は車両用ダンパ装
置が所定の速度で圧縮された後に反力により伸長してい
く過程での、荷重と変位の関係を示すグラフ、（ｃ）は
車両のサスペンションの機能を説明する概略図である。

【符号の説明】

１Ａ継ぎ手１Ｂ継ぎ手２クッションラバー３ピストンロッド３Ａネジ部４アウターシェル５キャップ６ストッパ７コイルスプリング８インナーシェル９粘弾性ゴム層３０ベアリング４０端金具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者箕輪昌啓神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者伊藤政治神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者清水克実神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者小野寺和人神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者佐藤桂二神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者鈴木章司神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内Ｆターム(参考） 3D001 AA00 AA02 CA00 DA01 DA07 3D014 DD03 DD08 DE01 DF01 3J048 AA01 BA17 DA01 EA16 3J066 AA07 AA22 BA01 BB04 BC01 BD05 BE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アウターシェルと、このアウターシェル中に先端を挿入し、前記アウターシ
ェルの長手方向に往復運動をするピストンロッドと、前記アウターシェルの外周に配置されて、前記ピストン
ロッドをアウターシェルから引き抜く方向に弾力を及ぼ
すコイルスプリングと、前記ピストンロッドの先端に連結固定され、前記アウタ
ーシェル中に収容されて、前記ピストンロッドと一体に
アウターシェル中で長手方向に往復運動をするインナー
シェルと、前記インナーシェルとアウターシェルとの間に配置さ
れ、インナーシェルの外面に内周面を密着させ、アウタ
ーシェルの内面に外周面を密着固定させた粘弾性ゴム層
とを備えたことを特徴とする車両用ダンパ装置。
【請求項２】請求項１に記載の車両用ダンパ装置にお
いて、前記ピストンロッドを上死点に配置したとき、前記粘弾
性ゴム層は、前記ピストンロッド側の端部に、内周面を
インナーシェルの外周に密着させ、長手方向に沿って次
第に外径を拡大させて最後にアウターシェルの内面に達
するコーン状部を備えたことを特徴とする車両用ダンパ
装置。
【請求項３】請求項１に記載の車両用ダンパ装置にお
いて、インナーシェルは、ベアリングを貫通したピストンロッ
ドを一端に固定し、他端にアウターシェル内に嵌め込ま
れた端金具を固定して、アウターシェルの軸部に支持さ
れながら往復運動することを特徴とする車両用ダンパ装
置。