JP2005054840A - 車高調整機能付ショックアブソーバ - Google Patents

Abstract

【課題】車高調整のためにポンピングを繰返し行っても高圧ガス室から低圧ガス室へのガスの移動を生じず、従って長期に亘り良好なポンピングによる車高調整機能を維持でき、また乗り心地性能を良好に保持することのできる車高調整機能付ショックアブソーバを提供する。
【解決手段】車高調整機能付きのショックアブソーバ１０を、シリンダ１２と、ピストン２８及びピストンロッド１４と、高圧液室１８と、低圧のリザーバ室４４と、高圧ガス室１６と、ダイヤフラム膜２０と、低圧ガス室４６と、ポンプ機構５４とを含んで構成し、ポンプ機構５４のポンピング作用により、リザーバ室４４内から高圧液室側に作動液を汲み出して車高調整を行わせる。またリザーバ室４４と低圧ガス室４６とをダイヤフラム膜４８で仕切るようにする。
【選択図】 図２

Description

この発明は自動車のサスペンション装置の主要部を成すショックアブソーバに関し、特に車高調整機能付きのショックアブソーバに関する。

従来より、自動車のサスペンション装置の主要素を成すショックアブソーバとして、人員或いは貨物の搭載により沈み込んだ車体を、走行中に漸次押し上げて車高の自動調整を行う車高調整機能付きのショックアブソーバが知られている。

例えば下記特許文献１，特許文献２，特許文献３，特許文献４，特許文献５にこの種車高調整機能付きのショックアブソーバが開示されている。

この種の車高調整機能付きのショックアブソーバは、シリンダ，ピストン及びピストンロッドと、高圧液室と、作動液体を貯溜する低圧のリザーバ室と、高圧液室内の作動液にガス圧を作用させる高圧ガス室と、高圧液室と高圧ガス室とを仕切るダイヤフラム膜と、リザーバ室にガス圧を作用させる低圧ガス室と、リザーバ室内の作動液を高圧液室側に汲み出すポンプ機構とを有し、人員或いは貨物の搭載により沈み込んだ車体を、走行中にシリンダ及びピストンロッドの伸縮によるポンプ機構のポンピング作用により、リザーバ室内の作動液を汲み出して高圧液室側に移動させることによって、またその高圧液室，高圧ガス室の圧力上昇によりシリンダ及びピストンロッドを全体として縮状態から伸状態に変化させ且つこれを維持して、車高調整を自動的に行うものとされている。

この車高調整機能付きのショックアブソーバは、高圧ガス室の高圧ガス（通常は窒素ガス）の圧縮・膨張作用を利用して、積載荷重の如何に拘わらず車高を一定に調整し且つ保持するものであるが、高圧ガス室と高圧液室との仕切りのためにダイヤフラム膜を用いていることから、特にポンピングによってリザーバ室内の作動液が高圧液室側に汲み出されて高圧ガス室が強く圧縮され、ガス室圧力が高くなったときに、その内部のガスがダイヤフラム膜を透過して作動液中に溶け込むといった問題が生じていた。

而して高圧ガス室内のガスがダイヤフラム膜を透過して作動液中に溶け込むと、その後において除貨によりショックアブソーバが伸長し、これに伴って高圧液室中の作動液が再びリザーバ室に戻されて圧力低下したときに、作動液中に溶け込んでいたガスが圧力低下により気化して低圧ガス室のガス中に移行してしまう。

即ちポンピング作用を繰り返すごとに高圧ガス室のガスがリザーバ室にガス圧を作用させる低圧ガス室側に移動してしまい、その結果として高圧ガス室内のガスが減少してポンピング性能が低下し、更にはまた乗り心地が悪化してしまうといった問題を生ずる。

図５及び図６はこれを具体的に表したものである。
これらの図において２００はシリンダ、２０２はピストン、２０４はピストンロッドである。
また２０６は高圧液室、２０８は高圧ガス室、２１０はそれら高圧液室２０６と高圧ガス室２０８とを仕切るゴム製のダイヤフラム膜である。

２１２は作動液を貯溜するリザーバ室で、２１４はリザーバ室２１２にガス圧を作用させる低圧ガス室、２１６はポンプ室２１８を有するポンプ機構で、このポンプ機構２１６は、リザーバ室２１２内の作動液を連通路２２０を通じてポンプ室２１８に汲み上げた上、その吐出圧でピストン下室２２２，連通孔２２４を通じて高圧液室２０６へと送り込む。

図５（イ）は空車時の状態を表しており、このとき高圧室２０６，低圧側のリザーバ室２１２ともに同じ圧力であるため、ガスの移動は特に起らない。

図６（ロ）は人員或いは貨物の搭載により積載荷重が増大し、これにより車体が沈み込んだ後、ポンプ機構２１６のポンピング作用により車高調整を完了した状態を表したもので、このとき高圧液室２０６及び高圧ガス室２０８の圧力は高い圧力となっており、高圧ガス室２０８は強く圧縮された状態にある。

このとき高圧ガス室２０８内の高圧状態のガスが、ダイヤフラム膜２１０を透過して、その内周側の作動液中に溶け込む。そしてその溶込み量は高圧ガス室２０８の圧力と、作動液中に溶け込んでいるガスの分圧との差及び透過時間に比例して増大する。

図６（ハ）は積載荷重を取り除いた除貨の状態を表しており、この除貨によってピストン２０２及びピストンロッド２０４が図中上方に移動し、これに伴って高圧液室２０６の作動液が連通孔２２４，ピストン下室２２２，連通路２２０を通じてリザーバ室２１２へと戻される。

これに伴って作動液に加わっていた圧力が低下し、そしてその圧力の低下により、作動液中に溶け込んでいたガスが気化して、その作動液の戻り先であるリザーバ室２１２から低圧ガス室２１４へと移行する。
即ち高圧ガス室２０８のガスが、圧力の低下及び作動液の移動に伴って、高圧ガス室２０８から低圧ガス室２１４へと移動する。

この現象はポンピングを繰り返すたびに生じ、そのため高圧ガス室２０８のガスが次第に減少してしまうのである。
そしてこのようにガスの移行が生ずると、ポンピングによる本来の車高調整機能が低下し、また乗り心地性能も悪化してしまう。

特開平１１−１１７９７７号公報 特開平８−１３５７１６号公報 特開平８−３０３５２１号公報 特開平１０−２８１２０５号公報 特開２０００−１３５９０９号公報

本発明はこのような事情を背景とし、車高調整のためにポンピングを繰返し行っても高圧ガス室から低圧ガス室へのガスの移動を生じず、従って長期に亘り良好なポンピングによる車高調整機能を維持でき、また乗り心地性能を良好に保持することのできる車高調整機能付ショックアブソーバを提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、（イ）シリンダ，ピストン及びピストンロッドと、（ロ）高圧液室と、（ハ）作動液体を貯溜する低圧のリザーバ室と、（ニ）該高圧液室内の作動液にガス圧を作用させる高圧ガス室と、（ホ）該高圧液室と高圧ガス室とを仕切るダイヤフラム膜と、（ヘ）前記リザーバ室にガス圧を作用させる低圧ガス室と、（ト）該リザーバ室内の作動液を前記高圧液室側に汲み出すポンプ機構と、を有し、前記シリンダ及びピストンロッドの伸縮による前記ポンプ機構のポンピング作用により、前記リザーバ室内の作動液を汲み出し前記高圧液室側に移動させることによって、前記シリンダ及びピストンロッドを縮状態から伸状態に変化させ且つこれを維持して車高調整を自動的に行う車高調整機能付ショックアブソーバにおいて、前記リザーバ室と低圧ガス室とを仕切る可動の仕切壁を、前記高圧液室と高圧ガス室とを仕切る前記ダイヤフラム膜とは別体で設けたことを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記仕切壁がダイヤフラム膜であることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項２において、前記ダイヤフラム膜は筒状をなしていて、内周側の前記リザーバ室と外周側の前記低圧ガス室とを仕切るものであることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、リザーバ室と低圧ガス室とを仕切る可動の仕切壁を、高圧液室と高圧ガス室とを仕切るダイヤフラム膜とは別体に設けたものである。
例えば図５及び図６に示す従来のショックアブソーバにおいて、ポンピング作用の繰返しにより、高圧ガス室から低圧ガス室へとガスの移動が生じるのは、従来の車高調整機能付きのショックアブソーバにあっては、リザーバ室と低圧ガス室との間に仕切りが設けられておらず、気液が直接接触していることに基づくものである。
即ち高圧状態から低圧状態への圧力の変化によって、作動液中から気化したガスがそのままリザーバ室と直接接する低圧ガス室へと移行してしまうことによる。

しかるに本発明では低圧のリザーバ室と低圧ガス室とが可動の仕切壁にて仕切られているため、気化したガスが低圧ガス室へと移行することはなく、そのまま作動液中に止まった状態となる。
従ってその後ポンピング作用により、リザーバ室から再び高圧液室側への液の移動を伴って作動液が加圧状態となったとき、液中に止まっていたガスが再び作動液中に溶け込むことによって、高圧ガス室から作動液中へのガスの移行が抑制され、その結果としてポンピング作用を繰り返した場合にも、高圧ガス室から低圧ガス室へのガスの移動が抑制され、従って本発明によれば長期に亘り良好なポンピング性能が確保され、また乗り心地性能も良好に維持されるのである。

本発明においては、リザーバ室と低圧ガス室とを仕切る可動壁を、高圧ガス室側のダイヤフラム膜とは別体をなす別のダイヤフラム膜にて構成しておくことができる（請求項２）。
高圧ガス室側のダイヤフラム膜と低圧ガス室側のダイヤフラム膜とは求められる機能が異なっており、従ってこのようにそれぞれのダイヤフラム膜を別々に構成することによって、それぞれに必要且つ適正な特性を持たせることが可能となる。

尚、高圧ガス室と高圧液室との間を仕切るダイヤフラム膜の耐ガス透過性を高めることによって（ダイヤフラム膜の材質の選択や充填材の選択等によって）、ガスの移動をある程度抑制することも可能であるが、それには自ずと限界があり、またこれに伴ってダイヤフラム膜の低温耐久性が低下してしまう。

しかるに本発明では低圧ガス室とリザーバ室との間に可動の仕切壁を設けることによってガス移動を抑制しているため、高圧ガス室と高圧液室とを仕切るダイヤフラム膜の耐ガス透過性を限界まで高める必要も特になく、これに伴って高圧ガス室と高圧液室とを仕切るダイヤフラム膜の低温耐久性を従来に増して高めることが可能となる（ダイヤフラム膜の材料の選択の自由度が広がることによって）。

ここで上記可動の仕切壁としてのダイヤフラム膜は、これを筒状となして内周側にリザーバ室を、外周側に低圧ガス室を形成するようなしておくことができる（請求項３）。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて以下に詳しく説明する。
図１〜図４において、１０は車高調整機能を備えたショックアブソーバで、１２はシリンダ、１４はそのシリンダ１２から上向きに突き出したピストンロッドである。

このショックアブソーバ１０は、シリンダ１２の下端部が車輪側に、またピストンロッド１４が車体側に固定されて、車輪からの入力振動をダンパ作用で吸収し、車体側に振動が伝達されるのを防止ないし抑制する。

シリンダ１２の下部には、外周側に高圧ガス室１６が、内周側に高圧液室（オイル室）１８が形成されており、それらが筒状をなす、厳密には略鼓形状をなすゴム製の可撓性のダイヤフラム膜２０にて内外方向に仕切られている。
ここで高圧液室１８は、その上部と下部とが壁２２及び２４にて仕切られている。

高圧ガス室１６には、高圧ガス（ここでは窒素ガス）が封入されており、その圧力をダイヤフラム膜２０に対し縮径側に及ぼしている。

２６は内シリンダで、内部にピストン２８が摺動可能に嵌合され、そのピストン２８によってピストン下室３０とピストン上室３２とが区画形成されている。
ピストン２８には、ピストン下室３０とピストン上室３２とを連通させる流路面積の小さな連通路３４が形成されており、その連通路３４上に絞り３６が設けられている。

このショックアブソーバ１０は、ピストン２８の上下方向の移動に伴って、ピストン下室３０からピストン上室３２へ或いはその逆に作動液（ここではオイル）が連通路３４及び絞り３６を経て流通し、その際の流動抵抗に基づいて振動減衰作用をなす。
ピストン下室３０はまた、連通孔３８を通じて上記の高圧液室１８と連通しており、更に連通孔４０を通じて後述の連通路４２と連通可能とされている。

内シリンダ２６の外周側には、それぞれ環状をなすリザーバ室４４と低圧ガス室４６とが形成されている。
ここでリザーバ室４４は内周側に、低圧ガス室４６は外周側に形成されており、そしてそれらが可動の仕切壁としてのゴム製且つ筒状をなすダイヤフラム膜４８にて内外方向に仕切られている。

リザーバ室４４には作動液が貯えられており、また低圧ガス室４６には低圧ガス（ここでは窒素ガス）が封入されていて、その圧力をダイヤフラム膜４８を介してリザーバ室４４の作動液に対し及ぼしている。
このリザーバ室４４は、連通路４２を通じてピストンロッド１４内部の隔壁５０内側に形成されたポンプ室５２に連通可能とされている。

５４はポンプ機構で、このポンプ機構５４は上記のポンプ室５２を有している。
ポンプ室５２は吸入口５６を有していて、その吸入口５６が逆止弁５８にて開閉可能とされている。
ここで逆止弁５８は、連通路４２からポンプ室５２への作動液の流入、即ち吸入を許容する一方、その逆向きの流れを阻止する。

ポンプ室５２の上部には、吐出口６０が形成されていて、その吐出口６０が逆止弁６２にて開閉可能とされている。
この逆止弁６２は、ポンプ室５２からの作動液の吐出のみを許容し、逆方向の流れを阻止するように働く。

吐出口６０を通じてポンプ室５２から流出した作動液は、連通路６４を通ってピストン下室３０へと流入する。
尚ポンプ室５２は、他の連通路６６を通じてピストン下室３０と連通可能とされている。

次に本実施形態のショックアブソーバの作用を説明する。
図１は、ショックアブソーバを車両に組み付けたときの状態を表しており、このときピストンロッド１４は図中上向きに大きく突き出した状態にある。

このとき高圧ガス室１６，低圧ガス室４６ともに同圧（例えば２．５Ｍｐａ）であり、また作動液中のガスも飽和しているため、高圧ガス室１６側から低圧ガス室４６側へのガス移動は起らない（高圧液室１８，リザーバ室４４は互いに連通している）。

図２（II）は空車時、即ち空の状態の車重がかかった状態を表している。
このときには車体の重さ分がショックアブソーバ１０にかかり、これによりピストンロッド２８が図中下向きに押し込まれて、作動液にかかる圧力が若干上昇する。
このときの作動液の圧力は例えば２．８ＭＰａ程度である。

この僅かな圧力上昇分だけ、高圧ガス室１６からダイヤフラム膜２０を通じて作動液へのガス透過が起るが、このときもまた高圧液室１８，リザーバ室４４はなお連通状態にあって互いに同圧であるため、ガス移動は特に起らない。

図２（III）は積車状態を表しており、このときには車両に人員が乗り込んだり或いは貨物が載せられたりして、車体にその分の荷重が付加する。
そしてその荷重の付加によって、ピストンロッド１４が更に図中下向きに押し下げられる。

このときピストン下室３０からピストン上室３２へと作動液が連通路３４及び絞り３６を通じて移動し、その作動液の移動に伴ってピストン２８が内シリンダ２６内部を下向きに移動する。
尚、このとき作動液にかかる圧力は僅かに上昇する程度である。例えばこのときの作動液にかかる圧力は３．０ＭＰａ程度である。

図３は車両走行中の状態を、ショックアブソーバ１０の伸工程と圧工程（縮工程）とに分けて示している。
先ず図３（IV）の伸工程においては、ピストンロッド１４の上向きの移動に伴って、リザーバ室４４内の作動液が連通路４２を通じ、逆止弁５８をスプリングに抗して押し上げながら吸入口５６からポンプ室５２内部に吸入される。

ポンプ室５２内部に吸入された作動液は、この伸工程では吐出口６０から吐出することはできず、ポンプ室５２内部に閉じ込められる。
即ちこの伸工程において、リザーバ室４４に貯えられていた作動液が連通路４２を通じてポンプ室５２内部に吸い上げられる。

次に走行中においてピストンロッド１４に対し、図３（Ｖ）に示しているように押下げ力が働くと、ポンプ室５２内の作動液が逆止弁６２をスプリングの付勢力に抗して押し上げながら吐出口６０から吐出され、更に連通路６４を通じてピストン下室３０及び連通孔３８を通じて高圧液室１８に流入する。
そしてその高圧液室１８への作動液の流入及び加圧に基づいて、ダイヤフラム膜２０が高圧ガス室１６のガス圧に抗して拡径変形する。

車両走行中においては、走行路面の凹凸の乗越えなどによって以上の動作が繰返し行われ、高圧液室１８の圧力が高まり、ピストンロッド１４への反力が大きくなって、それによりピストンロッド１４の位置が少しずつ上昇して行く。

そして図４（VI）に示しているように、ポンプ室５２が連通路６６を通じてピストン下室３０に連通した状態となったとき、そこにおいてピストンロッド１４の位置調整、即ち車高調整が完了する。

即ち図２（II）の空車状態から見ると、リザーバ室４４内の作動液がポンプ機構５４のポンピング作用により高圧液室１８へと吸出し及び押出しされて液移動し、その液移動によって車高が予め定めた高さに自動調整される。

以上の車両走行工程、即ち図３（IV）の伸工程，（Ｖ）の圧工程の繰返しによって、即ちポンプ機構５４のポンピングの繰返しによって高圧液室１８の圧力は漸次上昇し、これに伴って作動液中へのガスの溶込み可能な量（飽和ガス量）が増加する。

そしてこれによりダイヤフラム膜２０を通して高圧ガス室１６から作動液へのガス透過が、図３（IV）から図４（VI）までの経過時間に比例して増加し、高圧液室１８の作動液中へのガスの溶込み量が増加する。

これらの過程を通じて高圧液室１８とリザーバ室４４とは非連通状態となっているため、これらの工程中において低圧ガス室４６への作動液の流動を伴った、低圧ガス室４６へのガス移動は特に生じない。

さて以上のようにして車高調整が完了した状態で、車両から人員が降りたり除貨されたりして、車体に加わっていた荷重が取り除かれると、ショックアブソーバ１０即ちシリンダ１２とピストンロッド１４とが全体として伸長し、これに伴って図４（VII）に示しているように高圧ガス室１６の高まったガス圧によってダイヤフラム膜２０が大きく縮径変形するとともに、高圧液室１８内の作動液が連通孔３８，ピストン下室３０，連通孔４０及び連通路４２を通じてリザーバ室４４へと戻される。

この図４（VII）の除貨の工程で、高圧液室１８とリザーバ室４４とが連通し、高圧液室１８側に移動した作動液がリザーバ室４４に戻るとともに、作動液に加わっていた圧力が低下するため、作動液中に溶け込んでいたガスが、その圧力の減少に伴って低下した飽和ガス量を上回ることとなって作動液中で気化し、リザーバ室４４への作動液の移動に伴って、気化したガスもリザーバ室４４へと移動する。

従来の車高調整機能付きのショックアブソーバの場合、このようにして気化したガスがそのまま、気液界面で接触している低圧ガス室へと移動してそこに吸収され、これにより作動液のポンピングの繰返しにより高圧ガス室１６から低圧ガス室へのガス移動が生じていたのであるが、この実施形態では、リザーバ室４４と低圧ガス室４６とがダイヤフラム膜４８にて仕切られているため、作動液中で気化したガスは、低圧ガス室４６へと移動してそこに吸収されることなく作動液中にそのまま止まった状態となる。
そして再びポンピングによって作動液に加わる圧力が高くなると、作動液中に止まっていたガスが再び飽和ガス量の増加に伴って作動液中に溶け込む。

従って本実施形態のショックアブソーバ１０においては、高圧ガス室１６から作動液へのガスの透過及び高圧ガス室１６から低圧ガス室４６へのガス移動が引き続いて起るといったことはなく、それ故本実施形態のショックアブソーバ１０においては、その後においても良好なポンピング性能が長期に亘り持続的に保持される。
また高圧ガス室１６内部のガスが、ポンピングの繰返しによって漸次減少することがないので、長期に亘り良好な乗り心地性能を確保することができる。

本実施形態では、高圧ガス室１６側のダイヤフラム膜２０と、低圧ガス室４６側のダイヤフラム膜４８とが、それぞれ別体に別々に設けられていることから、それぞれ求められる機能の異なる高圧ガス室１６側のダイヤフラム膜２０と、低圧ガス室４６側のダイヤフラム膜４８とを、それぞれに必要な特性を付与した形態で適正にそれらを構成することが可能なる。

また本実施形態によれば、高圧ガス室１６から低圧ガス室４６へのガス移動が抑制されているため、必要以上に高圧ガス室１６側のダイヤフラム膜２０の耐ガス透過性を、材料選択等によって高める必要は特になく、これによって高圧ガス室１６側のダイヤフラム膜２０の低温耐久性を従来に増して高めることができる利点が得られる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態の車高調整機能付きのショックアブソーバを車両への組付時の状態で示す図である。 同実施形態のショックアブソーバを空車状態及び積車状態で示す図である。 同実施形態のショックアブソーバを走行中における伸工程及び圧工程に分けて示した図である。 同実施形態のショックアブソーバを車高調整完了状態及び除貨状態で示した図である。 従来のショックアブソーバを空車時の状態で示した図である。 従来のショックアブソーバを車高調整完了状態及び除貨状態で示した図である。

符号の説明

１０ ショックアブソーバ
１２ シリンダ
１４ ピストンロッド
１６ 高圧ガス室
１８ 高圧液室
２０，４８ ダイヤフラム膜
２８ ピストン
４４ リザーバ室
４６ 低圧ガス室
５４ ポンプ機構

Claims (3)

1. （イ）シリンダ，ピストン及びピストンロッドと
   （ロ）高圧液室と
   （ハ）作動液体を貯溜する低圧のリザーバ室と
   （ニ）該高圧液室内の作動液にガス圧を作用させる高圧ガス室と
   （ホ）該高圧液室と高圧ガス室とを仕切るダイヤフラム膜と
   （ヘ）前記リザーバ室にガス圧を作用させる低圧ガス室と
   （ト）該リザーバ室内の作動液を前記高圧液室側に汲み出すポンプ機構と
   を有し、前記シリンダ及びピストンロッドの伸縮による前記ポンプ機構のポンピング作用により、前記リザーバ室内の作動液を汲み出し前記高圧液室側に移動させることによって、前記シリンダ及びピストンロッドを縮状態から伸状態に変化させ且つこれを維持して車高調整を自動的に行う車高調整機能付ショックアブソーバにおいて、
   前記リザーバ室と低圧ガス室とを仕切る可動の仕切壁を、前記高圧液室と高圧ガス室とを仕切る前記ダイヤフラム膜とは別体で設けたことを特徴とする車高調整機能付ショックアブソーバ。
2. 請求項１において、前記仕切壁がダイヤフラム膜であることを特徴とする車高調整機能付ショックアブソーバ。
3. 請求項２において、前記ダイヤフラム膜は筒状をなしていて、内周側の前記リザーバ室と外周側の前記低圧ガス室とを仕切るものであることを特徴とする車高調整機能付ショックアブソーバ。

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