JP2005076856A - ダンパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を増加させたり製造コストを上昇させたりすることなく、作動油中の異物の捕集を可能としたダンパ装置を提供する。
【解決手段】 エンドピース１１は、下部油室７とリザーブ油室９とを連通させるそれぞれ複数の第１オリフィス４１と第２オリフィス４２と、第１オリフィス４１を上端部で連絡する第１環状溝４３と、第２オリフィス４２を上端部で連絡する第２環状溝４５とを有している。また、エンドピース１１には、リバウンド時に第１オリフィス４１を閉鎖する薄円板状の第１バルブ４８が下端に取り付けられ、バウンド時に第２オリフィス４２を閉鎖する薄円板状の第２バルブ４９が上端に取り付けられている。そして、エンドピース１１には、アウタチューブ１０との間に異物溜り５１を形成する複数の凹部５２がその外周に形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車の懸架装置等を構成するダンパ装置に関し、詳しくは、作動油中の異物を捕集する異物溜りを設けたダンパ装置に関する。

懸架装置は、自動車の走行安定性を左右する重要な要素であり、車体に対して車輪を上下動自在に支持させるためのリンク（アームやロッド類）と、撓むことにより路面からの衝撃等を吸収するスプリングと、スプリングの振動を減衰させるダンパとを主要構成部材としている。懸架装置用のダンパでは、作動油が充填された円筒状のシリンダチューブとこのシリンダチューブ内で摺動するピストンが先端に装着されたピストンロッドとを備え、ピストン（ピストンロッド）の移動により作動油を複数の油室間で移動させる構造をもった筒型が一般的である。筒型ダンパの各油室間にはオリフィスが形成されており、作動油がオリフィスを通過する際の粘性抵抗等が減衰力となる。

自動車用懸架装置の筒型ダンパとしては、同軸上に配置された二本の円筒（シリンダチューブおよびアウタチューブ）間の空隙を油室（リザーブ油室）とした複筒式（例えば、特許文献１参照）と、シリンダチューブ内にフリーピストンにより画成された高圧ガス室を備える単筒式（例えば、特許文献２参照）とが一般に用いられている。オリフィスは、複筒式ではピストンとボトムピースとに形成され、単筒式ではピストンのみに形成されている。また、ピストンやボトムピースには、縮み側と伸び側とで適切な減衰特性を得るべく、オリフィスを閉鎖する薄円板状のバルブ（減衰力発生バルブやワンウェイバルブ）が適宜取り付けられている。尚、手動あるいは自動で減衰力の可変制御を行えるように、ピストンロッドにソレノイドを組み込んだ複筒式ダンパも存在する（例えば、特許文献３参照）。
特開２００２−６１６９７号公報（段落００２６，００２７、図１） 特開２００１−２３４９６５号公報（段落００１５，００１６、図１） 特開２００１−１２５３０号公報（段落００１８，００２３、図１）

筒型ダンパにおいて、シリンダチューブやアウタチューブは、鋼管や鋼板を素材として塑性加工や切断、切削加工等により製造される。また、ピストンやボトムピース、フリーピストンは、金属粉末や鋳鉄等を素材として燒結成形や鋳造成形等により製造される。これらダンパの構成部品は、単品の状態で加工バリの除去等が行われる他、組立時にも洗浄等が行われ、作動油の厳重な管理と相俟って、ダンパ内部への異物の混入は殆ど起こらない。しかしながら、何らかの原因により、微細な異物が除去されずに作動油中に混入したり、ダンパ内のゴム部品（バンプラバーやＯリング等）が破損して異物となることが考えられる。そして、このような異物が減衰力発生バルブやワンウェイバルブに噛み込まれた場合、オリフィスの閉鎖が完全には行われなくなり、ダンパの減衰特性を悪化させる虞があった。流体中の異物を取り除く部材としては、濾紙や金属メッシュ等を素材とするコンタミナントフィルタが一般であるが、この種のフィルタには、捕捉する異物の粒度と通過抵抗とがトレードオフの関係となる他、部品点数の増加や製品コストの上昇を招く問題があった。
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、部品点数を増加させたり製造コストを上昇させたりすることなく、作動油中の異物の捕集を可能としたダンパ装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係るダンパ装置によれば、作動油が充填された円筒状のシリンダチューブと、このシリンダチューブ内で摺動するピストンロッドと、当該ピストンロッドの先端に装着されて前記シリンダチューブ内を上部油室と下部油室とに区画するピストンとを備え、前記ピストンの移動により前記作動油を複数の油室間で移動させ、当該作動油が前記油室間に形成されたオリフィスを通過する際の粘性抵抗により減衰力を得るダンパ装置であって、前記シリンダチューブとともに前記油室を画成する区画部材に、前記作動油中の異物の捕集に供される異物溜りを形成したことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載されたダンパ装置において、前記区画部材が前記ピストンであることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載されたダンパ装置において、前記シリンダチューブと同軸に配設され、当該シリンダチューブとの間にリザーブ油室を画成するアウタチューブを備え、前記区画部材が、当該シリンダチューブの下端部と当該アウタチューブの下端部との間に介装されたエンドピースであることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載されたダンパ装置において、前記シリンダチューブを油室と高圧ガス室とに区画するフリーピストンを備え、前記区画部材が、当該フリーピストンであることを特徴とする。

請求項１〜請求項４の構成によれば、その粒度に拘わらず作動油中の異物が捕集されると共に、区画部材を燒結成形や鋳造成形により製造する場合には、成形金型に凸部を設けておくことで区画部材に異物溜りが形成される。

請求項１〜請求項４のダンパ装置によれば、コンタミナントフィルタを用いる場合のような部品点数の増加や通過抵抗の発生を伴うことなく、作動油中の異物をその粒度に拘わらず捕集できるため、製品コストの低減や性能および耐久性の向上を実現できる。

以下、本発明を乗用車用の筒型ダンパ装置に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は第１実施形態に係る複筒式ダンパの縦断面図であり、図２は図１中のＡ部拡大図であり、図３は図１中のＢ部拡大図である。
図１に示したように、第１実施形態の複筒式ダンパ１は、作動油２が充填された円筒状のシリンダチューブ３と、このシリンダチューブ３内で摺動するピストンロッド４と、ピストンロッド４の先端に装着されてシリンダチューブ３内を上部油室６と下部油室７とに区画する区画部材たるピストン８と、シリンダチューブ３と同軸に配置されてシリンダチューブ３との間にリザーブ油室９を画成する円筒状のアウタチューブ１０と、シリンダチューブ３の下端部とアウタチューブ１０の下端部との間に介装された区画部材たるエンドピース１１とを主要構成要素としている。尚、リザーブ油室９には、リバウンド時における負圧の発生を防止すべく、比較的低圧の窒素ガスが封入されている。

シリンダチューブ３の上端部には、シールホルダ２０に保持されてピストンロッド４の軸封を行うロッドシール２１と、ピストンロッド４（すなわち、ピストン８）の傾きを抑制するロッドガイド２２とが加締められている。また、ピストンロッド４には、その上端部にラバーブッシュ等を介して車体側部材（図示せず）に連結されるアイピース２３が固着される一方、下端部にナット２４を用いて前記ピストン８が装着されている。図１中、符号２５で示した部材は、懸架要素であるナックル（図示せず）に固着されるブラケットである。

第１実施形態のピストン８は、燒結成形や鋳造成形により製造されており、図２に示したように、上部油室６と下部油室７とを連通させる複数（図２には、一つのみ示してある）のオリフィス３１と、各オリフィス３１を上端部で連絡する環状溝３２とを有している。また、ピストンロッド４とピストン８との間には、オリフィス３１の開口面積をバウンド時（縮み時）とリバウンド時（伸び時）とで変化させる薄円板状のバルブ３３と、バルブ３３の撓みを規制するバックアップリング３４とが介装されている。そして、第１実施形態の場合、ピストン８には、その上端が環状溝３２に開口する複数（図２には、一つのみ示してある）の異物溜り３５が穿設されている。尚、異物溜り３５は、ピストン８の成形時に形成してもよいし、成形後に切削加工等により形成してもよい。

一方、第１実施形態のエンドピース１１も、燒結成形や鋳造成形により製造されており、図３に示したように、下部油室７とリザーブ油室９とを連通させるそれぞれ複数（図３には、それぞれ一つのみ示してある）の第１オリフィス４１と第２オリフィス４２と、第１オリフィス４１を上端部で連絡する第１環状溝４３と、第２オリフィス４２を上端部で連絡する第２環状溝４５とを有している。また、エンドピース１１には、ボルト４６およびナット４７により、リバウンド時に第１オリフィス４１を閉鎖する薄円板状の第１バルブ４８が下端に取り付けられ、バウンド時に第２オリフィス４２を閉鎖する薄円板状の第２バルブ４９が上端に取り付けられている。図２中、符号５０で示した部材は、第２バルブ４９の撓みを規制するバックアップリングである。そして、第１実施形態の場合、エンドピース１１には、アウタチューブ１０との間に異物溜り５１を形成する複数（図３には、一つのみ示してある）の凹部５２がその外周に形成されている。尚、凹部５２は、エンドピース１１の成形時に形成してもよいし、成形後に切削加工等により形成してもよい。

以下、図１，図３，図５を参照して、第１実施形態の作用を述べる。
自動車が走行して路面の凹凸や加減速によりタイヤが上下動すると、複筒式ダンパ１では、ピストンロッド４（すなわち、ピストン８）がシリンダチューブ３に対して上下に相対動する。そして、バウンド時には、ピストン８がシリンダチューブ３に対して図１中で下方に移動するため、ピストン８のオリフィス３１を介して下部油室７から上部油室６に作動油２が流入し、オリフィス３１（図２参照）を作動油２が通過する際の流通抵抗により減衰力が発生する。また、ピストンロッド４の上部油室６への進入に伴い、エンドピース１１の第１オリフィス４１を介して下部油室７からリザーブ油室９に作動油２が流入し、第１オリフィス４１を作動油２が通過する際の流通抵抗により減衰力が発生する。

一方、リバウンド時には、ピストン８がシリンダチューブ３に対して図１中で上方に移動するため、ピストン８のオリフィス３１を介して上部油室６から下部油室７に作動油２が流入し、オリフィス３１（図２参照）を作動油２が通過する際の流通抵抗により減衰力が発生する。また、図に示すように、ピストンロッド４の上部油室６からの退出に伴い、エンドピース１１の第２オリフィス４２を介してリザーブ油室９から下部油室７に作動油２が流入し、第２オリフィス４２を作動油２が通過する際の流通抵抗により減衰力が発生する。

第１実施形態の場合、このように、ピストン８のシリンダチューブ３に対する相対動に伴い、作動油２が区画部材であるピストン８やエンドピース１１に設けられたオリフィス３１（図２参照），４１，４２（図３参照）を通過する。そして、作動油２中に何らかの原因で異物が存在した場合、ピストン８においては、図４に矢印で示したように、バウンド時に作動油２がバルブ３３を押し上げて下部油室７から上部油室６に流入する際に、異物９９が異物溜り３５に落下して捕集される。また、エンドピース１１においては、図５に矢印で示したように、リバウンド時に作動油２が第２バルブ４９を押し上げてリザーブ油室９から第２オリフィス４２を経由して下部油室７に流入する際に、異物９９が異物溜り５１に落下して捕集される。

このように、第１実施形態では、バウンド時とリバウンド時との双方で、作動油２中の異物９９が異物溜り３５あるいは異物溜り５１に捕集されるため、長期間に亘って作動油２を清浄な状態に保つことが可能となり、複筒式ダンパ１の耐久性が向上した。この際、異物９９は、その粒度の大きいものほど捕集されやすいという傾向はあるものの、粒度の小さいものも捕集される。また、コンタミナントフィルタを用いる従来装置とは異なり、部品点数の増加や通過抵抗の発生を伴わないため、製品コストの低減や性能の向上も実現できた。

図６は第２実施形態に係る複筒式ダンパの要部縦断面図である。第２実施形態もその全体構成は前記の第１実施形態と同様であるが、エンドピース１１のみ異なっている。すなわち、第２実施形態のエンドピース１１には、その上端が第１環状溝４３に開口する複数（図６には、一つのみ示してある）の異物溜り５３が穿設されている。尚、異物溜り５３は、エンドピース１１の成形時に形成してもよいし、成形後に切削加工等により形成してもよい。第２実施形態では、図６に矢印で示したように、リバウンド時に作動油２が第２バルブ４９を押し上げてリザーブ油室９から第１オリフィス４１を経由して下部油室７に流入する際に、異物９９が異物溜り５３に落下して捕集される。

図７は第３実施形態に係る複筒式ダンパの要部縦断面図である。第３実施形態もその全体構成は前記の第１実施形態と同様であるが、エンドピース１１のみ異なっている。すなわち、第３実施形態のエンドピース１１には、その上端が第１環状溝４３に開口する複数（図７には、一つのみ示してある）の異物溜り５４が穿設されている。尚、異物溜り５４は、エンドピース１１の成形時に形成してもよいし、成形後に切削加工等により形成してもよい。第３実施形態では、図７に矢印で示したように、リバウンド時に作動油２が第２バルブ４９を押し上げてリザーブ油室９から第１オリフィス４１を経由して下部油室７に流入する際に、異物９９が異物溜り５４に落下して捕集される。

図８は第４実施形態に係る複筒式ダンパの要部縦断面図である。第４実施形態もその全体構成は前記の第１実施形態と同様であるが、エンドピース１１のみ異なっている。すなわち、第４実施形態のエンドピース１１には、第１オリフィス４１の中にポケット状の異物溜り５５が形成されている。第４実施形態では、図８に矢印で示したように、バウンド時に作動油２が第１バルブ４８を押し下げて下部油室７から第１オリフィス４１を経由してリザーブ油室９に流入する際に、異物９９が異物溜り５５に落下して捕集される。

図９は第５実施形態に係る単筒式ダンパ（ド・カルボン式ダンパ）の縦断面図であり、図１０は図９中のＣ部拡大図である。
図９に示したように、第５実施形態の単筒式ダンパ６１は、作動油２が充填された円筒状のシリンダチューブ３と、このシリンダチューブ３内で摺動するピストンロッド４と、ピストンロッド４の先端に装着されてシリンダチューブ３内を上部油室６と下部油室７とに区画する区画部材たるピストン８と、シリンダチューブ３内に摺動自在に配設されて高圧ガス室６２を画成する区画部材たるフリーピストン６３とを主要構成要素としている。図９中で、符号３１はピストン８に形成されたオリフィスを示し、符号３３はオリフィス３１の開口面積をバウンド時とリバウンド時とで変化させる薄円板状のバルブを示し、符号３４はバルブ３３の撓みを規制するバックアップリングを示し、符号２３はピストンロッド４の上端に固着されたアイピースを示し、符号６４はシリンダチューブ３の下端に固着されたアイピースを示している。尚、高圧ガス室６２には、上部油室６および下部油室７内での気泡の発生を防止すべく、高圧の窒素ガスが封入されている。

図１０に示したように、第５実施形態のフリーピストン６３には、その上端が下部油室７に開口する異物溜り６５が穿設されている。尚、異物溜り６５は、フリーピストン６３の成形時に形成してもよいし、成形後に切削加工等により形成してもよい。

以下、図９，図１０を参照して、第５実施形態の作用を述べる。
自動車が走行して路面の凹凸や加減速によりタイヤが路面や車体に対して上下動すると、単筒式ダンパ６１では、ピストンロッド４（すなわち、ピストン８）がシリンダチューブ３に対して上下に相対動する。そして、バウンド時には、ピストン８がシリンダチューブ３に対して図９中で下方に移動するため、ピストン８のオリフィス３１を介して下部油室７から上部油室６に作動油２が流入し、オリフィス３１を作動油２が通過する際の流通抵抗により減衰力が発生する。この際、ピストンロッド４の上部油室６への進入に伴い、フリーピストン６３が下降して下部油室７の容積を増大させる。

一方、リバウンド時には、ピストン８がシリンダチューブ３に対して図９中で上方に移動するため、ピストン８のオリフィス３１を介して上部油室６から下部油室７に作動油２が流入し、オリフィス３１を作動油２が通過する際の流通抵抗により減衰力が発生する。この際、ピストンロッド４の上部油室６からの退出に伴い、エンドピース１１の第２オリフィス４２を介してリザーブ油室９から下部油室７に作動油２が流入し、フリーピストン６３が上昇して下部油室７の容積を減少させる。

第５実施形態の場合、このように、ピストン８のシリンダチューブ３に対する相対動に伴い、作動油が区画部材であるピストン８に設けられたオリフィス３１を通過する。そして、作動油２中に何らかの原因で異物が存在した場合、図１０に矢印で示したように、攪拌された作動油２中の異物９９がフリーピストン６３の異物溜り６５に落下して捕集される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらの実施形態に限られるものではない。例えば、前記各実施形態は、本発明を自動車用懸架装置のダンパに適用したものであるが、農耕車両等の懸架装置のダンパに適用してもよいし、一般機械のダンパに適用してもよい。また、複筒式ダンパにおいては、第１実施形態から第４実施形態に記載された異物溜りを適宜組み合わせて設けてもよいし、ピストンのみあるいはエンドピースのみに異物溜りを設けてもよい。また、複筒式ダンパにおいては、ピストンに第１実施形態と同様の異物溜りを設けてもよいし、第５実施形態のフリーピストンにラビリンスを有する異物溜りを設けてもよい。その他、ダンパの具体的構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

第１実施形態に係る複筒式ダンパの縦断面図である。 図１中のＡ部拡大図である。 図１中のＢ部拡大図である。 第１実施形態の作用を示す図である。 第１実施形態の作用を示す図である。 第２実施形態に係る複筒式ダンパの要部縦断面図である。 第３実施形態に係る複筒式ダンパの要部縦断面図である。 第３実施形態に係る複筒式ダンパの要部縦断面図である。 第５実施形態に係る単筒式ダンパの縦断面図である。 図９中のＣ部拡大図である。

符号の説明

１ 複筒式ダンパ
２ 作動油
３ シリンダチューブ
４ ピストンロッド
６ 上部油室
７ 下部油室
８ ピストン（区画部材）
９ リザーブ油室
１０ アウタチューブ
１１ エンドピース（区画部材）
３１ オリフィス
３５ 異物溜り
４１ 第１オリフィス
４２ 第２オリフィス
５１ 異物溜り
５３ 異物溜り
５４ 異物溜り
５５ 異物溜り
６１ 単筒式ダンパ
６２ 高圧ガス室
６３ フリーピストン（区画部材）
６５ 異物溜り

Claims (4)

1. 作動油が充填された円筒状のシリンダチューブと、このシリンダチューブ内で摺動するピストンロッドと、当該ピストンロッドの先端に装着されて前記シリンダチューブ内を上部油室と下部油室とに区画するピストンとを備え、前記ピストンの移動により前記作動油を複数の油室間で移動させ、当該作動油が前記油室間に形成されたオリフィスを通過する際の粘性抵抗により減衰力を得るダンパ装置であって、
   前記シリンダチューブとともに前記油室を画成する区画部材に、前記作動油中の異物の捕集に供される異物溜りを形成したことを特徴とするダンパ装置。
2. 前記区画部材が前記ピストンであることを特徴とする、請求項１に記載のダンパ装置。
3. 前記シリンダチューブと同軸に配設され、当該シリンダチューブとの間にリザーブ油室を画成するアウタチューブを備え、
   前記区画部材が、当該シリンダチューブの下端部と当該アウタチューブの下端部との間に介装されたエンドピースであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のダンパ装置。
4. 前記シリンダチューブを油室と高圧ガス室とに区画するフリーピストンを備え、
   前記区画部材が、当該フリーピストンであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のダンパ装置。

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