JP2004263752A

JP2004263752A - 油圧緩衝器

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Publication number: JP2004263752A
Application number: JP2003053221A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Takagi; 雄右高木; Takashi Nezu; 隆根津
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP4318071B2

Abstract

【課題】車両に装着する油圧緩衝器において、ばね下の振動に応じて減衰力を自動的に調整し、かつ、減衰力が過度に頻繁に切換るのを防止する。
【解決手段】油液が封入されたシリンダ２内に、ピストンロッド６が連結されたピストン５を手動可能に嵌装し、減衰力発生機構２７を取付ける。シリンダ２が連結されるばね下の振動によって、重錘５５が移動し、スプール５１を移動させて背圧室３９，４６の内圧を調整し、ディスクバルブ３８，４５の開弁圧力を制御することによって減衰力を調整する。伸び側又は縮み側のばね下の振幅が大きいとき、減衰力を小さくして、ばね上（車体）への入力を最小限に抑え、反対側の減衰力の減衰力を大きくして、ばね上を効果的に制振することにより、車体をフラットな姿勢状態に安定させる。重錘５５によって背圧室３９，４６の内圧を制御して、減衰力を調整することにより、減衰力が過度に頻繁に切換るのを防止することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車等の車両の懸架装置に装着される油圧緩衝器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、自動車等の車両の懸架装置では、ばね上、ばね下間に筒型の油圧緩衝器を装着して、ばね上、ばね下間の振動を減衰することによって走行安定性および乗り心地を向上させるようにしている。筒型の油圧緩衝器は、油液を封入したシリンダ内にピストンロッドを連結したピストンを摺動可能に嵌装し、ピストンの摺動によって油液が流通する通路に、オリフィス及びディスクバルブ等からなる減衰力発生機構を設けた構造となっている。これにより、ピストンロッドのストロークに伴うシリンダ内のピストンの摺動によって油路に生じる油液の流れをオリフィス及びディスクバルブによって制御してピストン速度に応じた減衰力を発生させる。
【０００３】
ところが、上記従来の油圧緩衝器では、ピストン速度に応じた減衰力を発生するため、実際の車両の走行状態に対して、常に適切な減衰力が得られるとは限らなかった。そこで、従来、例えば特許文献１に示されるように、ばね下の振動によって移動して油液通路を直接開閉する重錘を設けることにより、ばね下の加速度に応じて減衰力を調整して、走行状態に応じて適切な減衰力を得るようにした油圧緩衝器が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２９６２３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された油圧緩衝器では、次のような問題がある。重錘によって油液通路を直接開閉するため、ピストンの摺動によってシリンダ内に生じる大きな圧力が直接重錘に作用することになり、減衰力の切換えが急激になったり、過度に頻繁に行われる場合がある。この場合、重錘を支持するスプリングのセット荷重を大きくすることにより、重錘の移動をある程度制限することができるが、減衰力が大きくなり、通常の走行状態に適さなくなるという問題を生じる。このように、減衰力特性のチューニングが非常に困難となっており、問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ばね下の振動に応じて減衰力を自動的に切換えることができ、かつ、減衰力が過度に頻繁に切換るのを防止することができ、減衰力特性のチューニングを容易に行うことができる油圧緩衝器を提供することを目的とする。
【０００７】
【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に係る発明は、車両のばね上、ばね下間に装着される油圧緩衝器であって、油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、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、前記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ディスクバルブと、該ディスクバルブの背面側に設けられ、内圧を前記ディスクバルブの閉弁方向に作用させて前記ディスクバルブの開弁を制御する背圧室と、該背圧室の内圧を調整する減衰力調整弁と、前記ばね下の振動に対して慣性によって移動可能に設けられた重錘とを備え、該重錘の移動によって前記減衰力調整弁を切換えることを特徴とする。
このように構成したことにより、ばね下の振動に応じて、重錘が移動して減衰力調整弁を切換えることによって、背圧室の内圧を調整し、ディスクバルブの開弁を制御して減衰力を自動的に調整する。
また、請求項２の発明に係る油圧緩衝器は、上記請求項１の構成において、前記減衰力調整弁は、前記ピストンロッドの伸び側及び縮み側のストロークに対する前記重錘の移動の振幅が小さいとき、伸び側及び縮み側の減衰力をハード側に調整し、伸び側のストロークに対する前記重錘の移動の振幅が大きいとき、伸び側の減衰力をハード側に調整すると共に縮み側の減衰力をソフト側に調整し、縮み側のストロークに対する前記重錘の移動の振幅が大きいとき、縮み側の減衰力をハード側に調整すると共に伸び側の減衰力をソフト側に調整することを特徴とする。
このように構成したことにより、伸び側、縮み側共に、ばね下の振幅が大きいとき、減衰力が小さくなって、ばね上への入力を最小限に抑え、反対側の減衰力が大きくなって、ばね上を効果的に制振する。
なお、請求項２において、ハード側とは、ソフト側に対して大きな減衰力を発生する特性を表しており、最大減衰力だけでなく、最大減衰力と最小減衰力との中間の減衰力を発生する特性（ミディアム特性）を含む意である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る油圧緩衝器１は、シリンダ２の外側に外筒３が設けられた二重筒構造になっており、シリンダ２と外筒３との間にリザーバ４が形成されている。シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に嵌装されており、このピストン５によってシリンダ２内がシリンダ上室２ａとシリンダ下室２ｂの２室に画成されている。ピストン５には、ピストンロッド６の一端がナット７によって連結されており、ピストンロッド６の他端側は、シリンダ上室２ａを通り、シリンダ２および外筒３の上端部に装着されたロッドガイド８およびオイルシール９に挿通されてシリンダ２の外部へ延出されている。シリンダ２の下端部には、シリンダ下室２ｂとリザーバ４とを区画するベースバルブ１０が設けられている。そして、シリンダ２内には油液が封入され、リザーバ４内には油液およびガスが封入されている。
【０００９】
ピストン５には、シリンダ上下室２ａ，２ｂ間を連通させる油路１１，１２が設けられており、油路１１には、シリンダ下室２ｂ側からシリンダ上室２ａ側への油液の流通のみを許容する逆止弁１３が設けられ、油路１２には、シリンダ上室２ａの圧力をシリンダ下室２ｂへリリーフするためのリリーフ弁１４が設けられている。また、ベースバルブ１０には、シリンダ下室２ｂとリザーバ４とを連通させる油路１５，１６が設けられており、油路１５には、リザーバ４側からシリンダ下室２ｂ側への油液の流通のみを許容する逆止弁１７が設けられ、油路１６には、シリンダ下室２ｂの圧力をリザーバ４へリリーフするためのリリーフ弁１８が設けられている。
【００１０】
シリンダ２の外周には、その両端部および中央部に配置された３つのシール１９，２０，２１を介して、略円筒状のチューブ２２が外嵌されており、シリンダ２とチューブ１８との間に２つの環状油路２３，２４が形成されている。環状油路２３は、シリンダ２の上端部側の側壁に設けられた油路２５を介してシリンダ上室２ａに連通され、環状油路２４は、シリンダ２の下端部側の側壁に設けられた油路２６を介してシリンダ下室２ｂに連通されている。
【００１１】
外筒３の側面部には、減衰力発生機構２７が取付けられている。減衰力発生機構２７には、その有底円筒状のケース２８の側壁に、３つの接続ポート２９，３０，３１が設けられており、これらの接続ポート２９，３０，３１は、それぞれ接続管３２，３３，３４によって環状油路２３，２４及びリザーバ４に接続されている。
【００１２】
次に、主に図２を参照して、減衰力発生機構２７について説明する。
ケース２８内には、接続ポート２９から接続ポート３０への油液の流れを制御して減衰力を発生させる伸び側減衰弁３５及び接続ポート３０から接続ポート３１への油液の流れを制御して減衰力を発生させる縮み側減衰弁３６が設けられている。
【００１３】
伸び側減衰弁３５は、接続ポート２９，３０間を接続する油路３７の油液の流れを制御するディスクバルブ３８と、ディスクバルブ３８の背面側に設けられて内圧をディスクバルブ３８の閉弁方向に作用させる背圧室３９と、背圧室３９を油路３７に常時連通させ固定オリフィス４０と、背圧室３９を接続ポート３０に接続するポート４１，４２間の流路面積を調整するスプール弁４３（減衰力調整弁）とを備えている。
【００１４】
また、縮み側減衰弁３６は、接続ポート３０，３１間を接続する油路４４の油液の流れを制御するディスクバルブ４５と、ディスクバルブ４５の背面側に設けられて内圧をディスクバルブ４５の閉弁方向に作用させる背圧室４６と、背圧室４６を油路４４に常時連通させる固定オリフィス４７と、背圧室４６を接続ポート３１に接続するポート４８，４９間の流路面積を調整するスプール弁４３（上記伸び側減衰弁３５と共用）とを備えている。
【００１５】
スプール弁４３は、ポート４１，４２及びポート４８，４９を有するスリーブ５０内にスプール５１が摺動可能に嵌装されて、スプール５１の移動によってポート間４１，４２及びポート４８，４９間の流路面積を調整するものである。そして、スプール５１が図１及び図２に示す中立位置にあるとき、ポート４１，４２間及びポート４８，４９間の流路を閉じ、同図中、上方に移動したとき、ポート４１，４２間の流路を開き、下方に移動したとき、ポート４８，４９間の流路を開くようにランドが配置されている。
【００１６】
ケース２８の開口端には、減衰力調整機構５２が取付けられている。減衰力調整機構５２は、ケース２８にナット５３によって固定された有底円筒状のガイド５４内に重錘５５が摺動可能に嵌合されている。重錘５５は、ガイド５４に上下方向に移動可能に案内されている。重錘５５の一端側に突出されたロッド部５６の先端がスプール５１の一端部に当接している。スリーブ５０の先端に螺着された調整ねじ５７とスプール５１との間にスプリング５８（圧縮ばね）が介装され、また、ガイド５２の底部に螺着された調整ねじ５９と重錘５５との間にスプリング６０が介装されており、これらのスプリング５８，６０によって、スプール５１及び重錘５５が弾性的に支持されて、スプール５１が中立位置に保持されている。調整ねじ５７，５９によって、スプール５１の位置およびスプリング５８，６０のセット荷重を調整することができる。
【００１７】
ケース２８の開口部に取付けられてスリーブ５０を固定する固定部材６１には、ケース２８の内部とガイド５４の内部をと連通させる油路６２が設けられており、ガイド５４内には油液が満たされて、重錘５５が油液中に浸漬されている。重錘５５には、油液が満たされたガイド５４内を移動可能とすると共に移動に対して適度な減衰力を作用させるために軸方向に絞り油路６３が貫通されている。調整ねじ５９及び固定部材６１には、重錘５５の移動範囲を規制するクッションゴム６４，６５が取付けられている。
【００１８】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
油圧緩衝器１は、外筒３が車両の懸架装置（図示せず）のばね下（車輪側）に連結され、ピストンロッド６がばね上（車体側）に連結されて、車両に装着される。
【００１９】
ピストンロッド６の伸び行程時には、ピストン５の移動にともない、ピストン５の油路１１の逆止弁１２が閉じてシリンダ上室２ａ側の油液が加圧され、油路２５、環状油路２３、接続管３２、接続ポート２９、伸び側減衰弁３５、接続ポート３０、接続管３３、環状油路２４および油路２６を通ってシリンダ下室２ｂへ流れ、伸び側減衰弁３５によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド６がシリンダ２から退出した分の油液がリザーバ４からベースバルブ１０の油路１５の逆止弁１６を開いてシリンダ下室２ｂへ流れる。
【００２０】
これにより、伸び側減衰弁３１のディスバルブ３８の開弁前（ピストン速度低速域）には、固定オリフィス４０およびスプール弁４３のポート４１，４２間の流路面積によってオリフィス特性の減衰力が発生し、ディスクバルブ３８の開弁後（ピストン速度高速域）には、その開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、スプール５１によって、ポート４１，４２間の流路面積を調整することにより、オリフィス特性を直接調整すると共に、背圧室３９の圧力を変化させてディスクバルブ３８の開弁圧力（バルブ特性）を調整することができる。
【００２１】
また、ピストンロッド６の縮み行程時には、ピストン５の移動にともない、ピストン５の逆止弁１２が開いてシリンダ下室２ｂの油液が油路１１を通ってシリンダ上室２ａに直接流入することによってシリンダ上下室２ａ，２ｂがほぼ同圧力となるので、減衰力発生機構２７の接続ポート２９，３０間では油液の流れが生じない。一方、ピストンロッド６のシリンダ２への侵入によってベースバルブ１０の逆止弁１６が閉じ、ピストンロッド６が侵入した分、シリンダ２内の油液が加圧されて、シリンダ下室２ｂから、油路２６、環状油路２４、接続管３３、接続ポート３０、縮み側減衰弁３６、接続ポート３１および接続管３４を通ってリザーバ４へ流れ、縮み側減衰弁３６によって減衰力が発生する。
【００２２】
これにより、縮み側減衰弁３６のディスクバルブ４５の開弁前（ピストン速度低速域）には、固定オリフィス４７およびスプール弁４３のポート４８，４９間の流路面積によってオリフィス特性の減衰力が発生し、ディスクバルブ４５の開弁後（ピストン速度高速域）には、その開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、スプール５１によって、ポート４８，４９間の流路面積を調整することにより、オリフィス特性を直接調整すると共に、背圧室４６の圧力を変化させてディスクバルブ４５の開弁圧力（バルブ特性）を調整することができる。
【００２３】
減衰力調整機構５２の重錘５５は、その慣性によって、ばね下の振動に応じて、ガイド５４内で移動して、スプール弁４３のスプール５１を移動させることにより、伸び側及び縮み側減衰弁３５，３６の減衰力を調整する。ピストンロッド６の伸び側及び縮み側のストロークに対するばね下の振幅が小さい場合（小加振時、低周波振動時）、重錘５５及びスプール５１の移動量が小さく、伸び側のポート４１，４２間の流路及び縮み側のポート４８，４９間の流路は閉じた状態のままとなるので、伸び側及び縮み側減衰弁３５，３６の減衰力は、共にハード側に調整される。
【００２４】
例えば、車両が路面の穴を通過する際に車輪が穴に落込むときのように、ピストンロッド６の伸び側のストロークに対するばね下の振幅が大きい場合（伸び側大加振時、高周波振動時）、ガイド５４内で、重錘５５が上方へ移動してスプール５１を上方へ移動させ、伸び側のポート４１，４２間の流路を開き、縮み側のポート４８，４９間の流路を閉じた状態のままとする。これにより、伸び側減衰弁３５の減衰力がソフト側に調整され、縮み側減衰弁３６の減衰力がハード側に調整される。
【００２５】
また、例えば、車両が路面の突起を通過する際に車輪が突起を乗り越すときのように、ピストンロッド６の縮み側のストロークに対するばね下の振幅が大きい場合（縮み側大加振時、高周波振動時）、ガイド５４内で、重錘５５が下方へ移動してスプール５１を下方へ移動させ、伸び側のポート４１，４２間の流路を閉じた状態のままとして、縮み側のポート４８，４９間の流路を開く。これにより、伸び側減衰弁３５の減衰力がハード側に調整され、縮み側減衰弁３６の減衰力がソフト側に調整される。
【００２６】
これにより、伸び側、縮み側ともに、ばね下の大加振時には、減衰力をソフト側に調整して、ばね上（車体）への入力を最小限に抑えると共に、反対側の減衰力をハード側に調整することによって、ばね上（車体）を効果的に制振することができ、車体をフラットな姿勢状態に安定させることができる。なお、重錘５５の質量、スプリング５８，６０のばね定数、絞り通路６３の流路面積等を変化させることにより、重錘５５の共振点、振幅を変化させることができ、減衰力特性をチューニングすることができる。
【００２７】
スプール５１には、移動方向に油圧が作用せず、また、スプール弁４３のポート４１，４２，４８，４９へ流れる油液は、固定オリフィス４０，４７によって絞られているので、重錘５５は、スプール５１を円滑に移動させることができる。また、重錘５５は、ガイド５４内において、油液中に浸漬されており、シリンダ上下室２ａ，２ｂから充分離れているので、シリンダ２内の圧力変動の影響を受けにくく、円滑に移動することができる。これにより、減衰力の切換えが急激になったり、過度に頻繁に行われるのを防止することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態においては、重錘５５のロッド部５６をスプール５１に当接させた構造のものを示したが、本発明はこれに限らず、重錘とスプールとを一体成形したものを適用してもよい。この場合、部品点数を削減できるので、製造作業上、都合がよい。
【００２９】
また、上記実施形態において、図３に示すように、重錘５５のロッド部５６をスプール５１に直接当接させず、これらの間にばね６６（圧縮ばね）を介装するようにしてもよい。この場合、スプール５１と重錘５５とのストロークを変えることができ、例えば、スプール５１のストロークを小さくして、重錘５５のストロークを大きくするといったチューニングが可能となる。
【００３０】
さらに、上記実施形態において、スプール５１のランドに段差又は傾斜を設けて、ポート４１，４２，４８，４９の開閉を段階的又は漸進的に行うようにしてもよい。この場合、減衰力の切換を緩やかに行うことができ、減衰力の急激な切換による違和感を解消して乗り心地を向上させることができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、スプール５１が中立位置にあるとき、ポート４１，４２及び４８，４９を閉じて、伸び側及び縮み側の減衰力を共にハード側に調整しているが、これらのポート間の流路を部分的に開いて、ミディアム側（中間的な特性）に調整するようにしてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施形態では、スプール５１の移動によって伸び側と縮み側の減衰力が異なる特性に調整されるいわゆる反転型の油圧緩衝器としているが、スプール弁４３のポート及びランドの配置を変えることにより、伸び側と縮み側で同様の減衰力に調整することができ、また、伸び側又は縮み側の一方の減衰力調整機構を省略して減衰力特性を固定してもよい。
【００３３】
【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によれば、ばね下の振動に応じて、重錘が移動して減衰力調整弁を切換えることによって、背圧室の内圧を調整し、ディスクバルブの開弁を制御して減衰力を自動的に調整することができる。このとき、重錘は、減衰力調整弁によって背圧室の内圧を調整することにより、減衰力を調整するので、減衰力が過度に頻繁に切換るのを防止することができ、減衰力特性のチューニングを容易に行うことができる。
また、請求項２の発明に係る油圧緩衝器によれば、伸び側、縮み側共に、ばね下の振幅が大きいとき、減衰力が小さくなって、ばね上への入力を最小限に抑え、反対側の減衰力が大きくなって、ばね上を効果的に制振することができるので、車体をフラットな姿勢状態に安定させることができ、操縦安定性及び乗り心地を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧緩衝器の縦断面図である。
【図２】図１の油圧緩衝器の減衰力発生機構を拡大して示す縦断面図である。
【図３】図１の油圧緩衝器の変形例を示す減衰力発生機構の要部の拡大図である。
【符号の説明】
１油圧緩衝器
２シリンダ
５ピストン
６ピストンロッド
３８，４５ディスクバルブ
３９，４６背圧室
４３スプール弁（減衰力調整弁）
５５重錘

Claims

車両のばね上、ばね下間に装着される油圧緩衝器であって、油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、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、前記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ディスクバルブと、該ディスクバルブの背面側に設けられ、内圧を前記ディスクバルブの閉弁方向に作用させて前記ディスクバルブの開弁を制御する背圧室と、該背圧室の内圧を調整する減衰力調整弁と、前記ばね下の振動に対して慣性によって移動可能に設けられた重錘とを備え、該重錘の移動によって前記減衰力調整弁を切換えることを特徴とする油圧緩衝器。
前記減衰力調整弁は、前記ピストンロッドの伸び側及び縮み側のストロークに対する前記重錘の移動の振幅が小さいとき、伸び側及び縮み側の減衰力をハード側に調整し、伸び側のストロークに対する前記重錘の移動の振幅が大きいとき、伸び側の減衰力をハード側に調整すると共に縮み側の減衰力をソフト側に調整し、縮み側のストロークに対する前記重錘の移動の振幅が大きいとき、縮み側の減衰力をハード側に調整すると共に伸び側の減衰力をソフト側に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。