JP2005344911A - 油圧緩衝器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 油圧緩衝器において、減衰力特性の設定の自由度を高めると共に、安定した減衰力を得る。
【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4が連結されたピストン3を嵌装する。ピストン3の摺動によって伸び側及び縮み側油路6、7に生じる油液の流れをメインディスクバルブ14、40によって制御して減衰力を発生させ、背圧室入口油路21、47と下流側オリフィス24、50とを流路面積差によって生じる背圧室16、42の内圧によってメインディスクバルブ14、40の開弁圧力を調整する。また、反対行程時に逆止弁25、51の開弁によって、下流側のシリンダ室の圧力を背圧室16、42に導入することにより、メインディスクバルブ14、40を常時閉弁状態に維持することができ、安定した減衰力を得ることができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、自動車等の車両の懸架装置等に装着されて好適な油圧緩衝器に関する。
一般的に、自動車等の車両の懸架装置に装着される筒型の油圧緩衝器は、油液が封入されたシリンダ内にピストンロッドが連結されたピストンが摺動可能に嵌装され、ピストン部に油液通路、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が設けられ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液通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減衰力を発生させる。そして、ピストン速度の低速域においては、オリフィスによって減衰力を発生させ、ピストン速度の高速域においては、ディスクバルブが撓んで開弁することにより、減衰力の過度の上昇を防止するようにしている。
ところが、上記従来の油圧緩衝器では、ピストン速度の低速域の減衰力は、オリフィスの流路面積に依存し、高速域の減衰力は、予め設定されたディスクバルブの開弁圧力に依存することになるため、減衰力特性の設定の自由度が低いという問題があった。
そこで、例えば、特許文献1に示されるような油圧緩衝器が提案されている。この油圧緩衝器は、ディスクバルブの背面側に、背圧室と、この背圧室が所定圧力になったときにその圧力をリリーフするリリーフ弁とを備えている。そして、油液の一部を入口油路を介して背圧室に導入すると共に下流側オリフィスを介して下流側の室に逃がすようにして、背圧室の背圧をディスクバルブに閉弁方向に作用させ、この背圧室の背圧を調整することで、減衰力特性の設定の自由度を高めている。
特開平3−113139号公報
しかしながら、上記従来の背圧室を設けた油圧緩衝器では、ディスクバルブへ効果的に背圧を及ぼすために背圧室の面積を大きくすると、背圧室の外周径がディスクバルブのバルブシート部の径よりも大径になる。この場合、ディスクバルブは、その外周側において背圧室の外周径とシート部径との径差の分だけ、反対行程時(縮み側ディスクバルブでは伸び行程時、伸び側ディスクバルブでは縮み行程時)に加圧される上流側の室の圧力を開弁方向に受けるようになる。
さらに、上記した油圧緩衝器では、下流側オリフィスの流路面積が入口油路の流路面積よりも小さいと、ピストンロッドの伸び行程時に縮み側ディスクバルブの背圧室の圧力が、または、縮み行程時に伸び側ディスクバルブの背圧室の圧力が生じないことになる。この場合、上記した径差に基づく開弁方向の力によって、反対行程時にディスクバルブが開弁して、減衰力が不安定になるという問題がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、減衰力特性の設定の自由度を高めて適切な減衰力特性を得ることができると共に、安定した減衰力を得ることができる油圧緩衝器を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、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上流側の室から下流側の室への油液の流れを制御して減衰力を発生させるメインバルブと、該メインバルブの閉弁方向に背圧を作用させる背圧室と、前記上流側の室からの油液を前記背圧室に導入するための背圧室入口油路と、前記背圧室を前記下流側の室に連通させる下流側オリフィスとを備え、前記背圧室の背圧によって前記メインバルブの開弁を制御する油圧緩衝器において、
前記下流側の室から前記背圧室への油液の流通のみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする。
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、前記逆止弁は、開弁時に前記背圧室に流入する油液の流路面積を前記背圧室入口油路の流路面積よりも大きくすることを特徴とする。
請求項3の発明に係る油圧緩衝器は、上記請求項1又は2の構成において、前記背圧室の背圧を前記下流側の室へリリーフするリリーフ弁を備え、前記逆止弁は、前記リリーフ弁に設けられていることを特徴とする。
請求項4の発明に係る油圧緩衝器は、上記請求項3の構成において、前記リリーフ弁は、複数のディスクを積層したディスクバルブであり、前記逆止弁は、前記複数のディスクに設けられた切欠又は開口によって流路が形成され、前記ディスクに積層された弁体によって前記流路を開閉することを特徴とする。
請求項1又は2の発明に係る油圧緩衝器によれば、ピストンロッドのストロークによる上流側の室から下流側の室への油液の流れをメインバルブによって制御して減衰力を発生させ、背圧室の背圧によってメインバルブの開弁を制御することにより、減衰力特性の設定の自由度を高めることができる。また、ピストンロッドの反対方向のストローク時には、逆止弁の開弁によって、上記下流側の室の圧力を背圧室に導入して背圧室の背圧を高めることで、メインバルブを確実に閉弁状態に維持することにより、安定した減衰力を得ることができる。
請求項3の発明に係る油圧緩衝器によれば、リリーフ弁によって、背圧室の過度な圧力の上昇を防止し、リリーフ弁に設けた逆止弁によって、下流側室の圧力を背圧室に導入することができる。
請求項4の発明に係る油圧緩衝器によれば、リリーフ弁と逆止弁とを一体化することができ、構造の簡素化及び小型化を達成することができる。
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、自動車等の車両の懸架装置に装着される筒型油圧緩衝器であって、油液が封入されたシリンダ2(側壁の一部のみ図示する)内に、ピストン3が摺動可能に嵌装され、このピストン3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との2室に画成されている。ピストン3には、ピストンロッド4の一端がナット5によって連結されており、ピストンロッド4の他端側は、シリンダ2の上端部に装着されたロッドガイド(図示せず)およびオイルシール(図示せず)に挿通されて外部へ延出されている。シリンダ下室2Bは、適度な流通抵抗を有するベースバルブ(図示せず)を介して、リザーバ(図示せず)に接続されており、リザーバ内には、油液及びガスが封入されている。
ピストン3には、シリンダ上下室2A,2B間を連通させるための伸び側油路6及び縮み側油路7が設けられている。ピストン3のシリンダ下室2B側の端部には、伸び側油路6の油液の流動を制御して減衰力を発生させる伸び側減衰力発生機構8が設けられ、シリンダ上室2A側の端部には、縮み側油路7の油液流動を制御して減衰力を発生させる縮み側減衰力発生機構9が設けられている。
伸び側減衰力発生機構8について説明する。
ピストン3のシリンダ下室2B側の端部には、略有底円筒状のバルブ部材10が取付けられている。バルブ部材10は、その底部の内側に立設された円筒部11にピストンロッド4が挿通されて、ナット5によって固定されている。ピストン3のシリンダ下室2B側の端面には、外周側に環状のシート部12が突出され、内周側に環状のクランプ部13が突出されており、シート部12とクランプ部13との間の環状空間に伸び側油路6が開口されている。円筒部11とクランプ部13との間に可撓性のメインディスクバルブ14(メインバルブ)の内周部がクランプされ、メインディスクバルブ14の外周部がシート部12に着座している。メインディスクバルブ14の背面側外周部には、環状の弾性シール部材15が固着されており、弾性シール部材15の外周部がバルブ部材10の内周面に、摺動可能かつ気密的に当接されて、バルブ部材10の内部に背圧室16が形成されている。
ここで、背圧室16の外周径(弾性シール部材15の外周部が当接するバルブ部材10の内周面)は外周側の環状シート部12の径よりも大径となっている。このため、反対行程時にシリンダ下室2Bの圧力が高くなると、メインディスクバルブ14は、その外周側で背圧室16の外周径とシート部12の径との径差の分だけ、開弁方向に付勢する流体力を受けるようになる。
メインディスクバルブ14の内周部には、開口部17が設けられ、この開口部17に対向する部位に、複数の切欠18(上流側オリフィス)を有する切欠ディスク部材19及びディスク部材20が積層されて、開口部17及び切欠18によって、伸び側油路6と背圧室16とを常時連通させる背圧室入口油路21が形成されている。そして、メインディスクバルブ14は、撓んでシート部12からリフトすると、同時に、切欠ディスク部材19からもリフトすることになり、これにより、背圧室入口油路21の流路面積が増大する。
バルブ部材10の底部には、背圧室16とシリンダ下室2Bとを連通させるための油路22が設けられ、油路22には、所定圧力に達した背圧室16内の油液をシリンダ下室2Bへリリーフする常閉のリリーフ弁23(ディスクバルブ)が設けられ、リリーフ弁23には、背圧室16とシリンダ下室2Bとを常時連通させる下流側オリフィス24(切欠)が設けられている。また、リリーフ弁23には、シリンダ下室2B側から背圧室16側への油液の流通のみを許容する逆止弁25が設けられている。
次に、リリーフ弁23及び逆止弁25の構造について、図2乃至図6を参照して説明する。
リリーフ弁23は、図3乃至図6に示すディスク26、27,28、29及び他のディスク30(図2参照)を積層し、これらの内周部をナット5によってクランプし、外周部をバルブ部材10の底部のシート部31に着座させたものであり、背圧室16の背圧が所定圧力に達したとき、撓んでシート部31からリフトして開弁する。
シート部31に着座するディスク27の外周部には、下流側オリフィス24を形成する複数の切欠(下流側オリフィスと同じ符号24で示す)が設けられている。また、ディスク27には、円周方向に沿って複数配置された円弧状の開口32が形成されている。ディスク27に隣接するディスク28には、開口32に連通する一対の円弧状の開口33が形成されている。ディスク28に隣接するディスク29には、ディスク28の開口33に対向する部位から外周まで放射状に延びる複数の切欠34が形成されている。そして、これらの開口32、33及び切欠34によって、背圧室16とシリンダ下室2Bとを連通させる流路35が形成されている。ディスク27の背圧室16側に隣接するディスク26(弁体)は、ディスク27の開口32を覆って、流路35の背圧室16側からシリンダ下室2B側への油液の流通を遮断し、流路35のシリンダ下室2B側から背圧室16側への油液の流通に対しては、撓んでディスクバルブ27からリフトして、油液の流通を許容する。
次に、背圧室入口油路21、下流側オリフィス24及び逆止弁25の流路面積の関係について説明する。背圧室入口油路21の流路面積は、メインディスクバルブ14のリフト前においても、下流側オリフィス24の流路面積よりも大きく、背圧室入口油路21側から下流側オリフィス24側へ油液の流れが生じたとき、これらの流路面積差によって、背圧室16が加圧されるようになっている。また、反対行程時でシリンダ下室2B側が加圧された場合には、逆止弁25が開弁することにより、逆止弁25の流路面積と下流側オリフィス24の流路面積とを合計した流路面積が背圧室入口油路21の流路面積よりも大きくなり、背圧室16の背圧を高めることになる。このため、背圧室16の圧力によりメインディスクバルブ14を閉弁方向に作用する流体力が、シリンダ下室2Bの圧力による開弁方向に作用する流体力よりも大きくなるようになっている。
次に、縮み側減衰力発生機構9について説明する。
上記伸び側減衰力発生機構8と同様、ピストン3のシリンダ上室2A側の端部には、バルブ部材36が取付けられている。バルブ部材36は、円筒部37にピストンロッド4が挿通されて、ナット5によって固定されている。ピストン3のシリンダ上室2A側の端面に突出された外周側の環状シート部38とクランプ部39との間の環状空間に縮み側油路7が開口されている。円筒部37とクランプ部39との間にメインディスクバルブ40(メインバルブ)の内周部がクランプされ、メインディスクバルブ40の外周部がシート部38に着座している。メインディスクバルブ14に固着された弾性シール部材41がバルブ部材36の内周面に、摺動可能かつ気密的に当接されて、バルブ部材36の内部に背圧室42が形成されている。ここで、背圧室42の外周径(弾性シール部材41の外周部が当接するバルブ部材36の内周面)は外周側の環状シート部38の径よりも大径となっている。このため、反対行程時にシリンダ上室2Aの圧力が高くなると、メインディスクバルブ40は、その外周側で背圧室42の外周径とシート部38の径との径差の分だけ、開弁方向に付勢する流体力を受けるようになる。
メインディスクバルブ40に切欠ディスク部材43及びディスク部材44が積層されて、メインディスクバルブ40の開口部45及び切欠ディスク部材43の複数の切欠46(上流側オリフィス)によって、縮み側油路7と背圧室42とを常時連通させる背圧室入口油路47が形成されている。そして、メインディスクバルブ40は、シート部38からリフトしたとき、同時に切欠ディスク部材44からもリフトし、これにより、背圧室入口油路47の流路面積が増大する。
バルブ部材36の底部には、背圧室42とシリンダ上室2Aとを連通させるための油路48が設けられ、油路48には、所定圧力に達した背圧室42内の油液をシリンダ上室2Aへリリーフする常閉のリリーフ弁49(ディスクバルブ)が設けられ、リリーフ弁49には、背圧室42とシリンダ上室2Aとを常時連通させる下流側オリフィス50(切欠)が設けられている。また、リリーフ弁49には、シリンダ上室2A側から背圧室42側への油液の流通のみを許容する逆止弁51が設けられている。リリーフ弁49及び逆止弁51の構造は、上記伸び側減衰力発生機構8のリリーフ弁23及び逆止弁25の構造と同様であるから詳細な説明は省略する。
また、背圧室入口油路47、下流側オリフィス50及び逆止弁51の流路面積の関係は、上記伸び側減衰力発生機構8と同様、背圧室入口油路47の流路面積は、下流側オリフィス50の流路面積よりも大きく、背圧室入口油路47側から下流側オリフィス50側へ油液の流れが生じたとき、これらの流路面積差によって、背圧室42が加圧されるようになっている。また、反対行程時でシリンダ上室2A側が加圧された場合には、逆止弁51が開弁することにより、逆止弁51の流路面積と下流側オリフィス50の流路面積とを合計した流路面積が背圧室入口油路47の流路面積よりも大きくなり、背圧室42の背圧を高めることになる。このため、背圧室42の圧力によりメインディスクバルブ40を閉弁方向に作用する流体力が、シリンダ上室2Aの圧力による開弁方向に作用する流体力よりも大きくなるようになっている。
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。
ピストンロッド4の伸び行程時には、シリンダ2内のピストン3の摺動にともない、シリンダ上室2A側(上流側の室)の油液がピストン3の伸び側油路6を通ってシリンダ下室2B側(下流側の室)へ流れ、伸び側減衰力発生機構8によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド4がシリンダ2から退出した分の油液がリザーバからベースバルブを介してシリンダ下室2Bへ流れ、リザーバ内のガスが膨張することによって、シリンダ2内の容積変化を補償する。
伸び側減衰力発生機構8では、ピストン速度の極低速域(ピストンロッド4の初期ストローク域)においては、背圧室入口油路31及び下流側オリフィス24によってオリフィス特性の減衰力が発生する。
ピストン速度が上昇すると、メインディスクバルブ14が開き、バルブ特性の減衰力が発生する。メインディスクバルブ14が開弁すると、同時に、背圧室入口油路31の流路面積が増大して、背圧室16の背圧が上昇する。これにより、ピストン速度の上昇にともなって、メインディスクバルブ14の開弁圧力が上昇して、減衰力が大きくなる。そして、背圧室16の圧力が所定圧力に達すると、リリーフ弁23が開弁して背圧室16の圧力をシリンダ下室2B側へリリーフして、メインディスクバルブ14の開弁圧力、すなわち伸び側減衰力の過度の上昇を防止する。
また、ピストンロッド4の縮み行程時には、シリンダ2内のピストン3の摺動にともない、シリンダ下室2B(上流側の室)の油液がピストン3の縮み側油路7を通ってシリンダ上室2A(下流側の室)へ流れ、縮み側減衰力発生機構9によって減衰力が発生し、このとき、ピストンロッド4がシリンダ2内に侵入した分の油液がベースバルブを介してリザーバへ流れ、リザーバ内のガスを圧縮することによって、シリンダ2内の容積変化を補償する。
縮み側減衰力発生機構9では、上記伸び側減衰力発生機構8の場合と同様、ピストン速度の極低速域(ピストンロッド4の初期ストローク域)においては、背圧室入口油路47及び下流側オリフィス50によってオリフィス特性の減衰力が発生する。
ピストン速度が上昇すると、メインディスクバルブ40が開き、バルブ特性の減衰力が発生する。メインディスクバルブ40が開弁すると、同時に、背圧室入口油路47の流路面積が増大して、背圧室42の背圧が上昇する。これにより、ピストン速度の上昇にともなって、メインディスクバルブ40の開弁圧力が上昇して、減衰力が大きくなる。そして、背圧室42の圧力が所定圧力に達すると、リリーフ弁49が開弁して背圧室42の圧力をシリンダ上室2A側へリリーフして、メインディスクバルブ40の開弁圧力、すなわち縮み側減衰力の過度の上昇を防止する。
このように、メインディスクバルブ14、40の開弁によって背圧室入口油路21、47の流路面積を増加させて背圧室16、42の圧力を調整することにより、減衰力特性の設定の自由度を高めて適切な減衰力を得ることができると共に、伸び側及び縮み側減衰力発生機構8、9の構造を簡素化及び小型化することが可能となる。
次に、反対行程時における伸び側減衰力発生機構8及び縮み側減衰力発生機構9の作用について説明する。
ピストンロッド4の伸び行程時において、縮み側減衰力発生機構9では、逆止弁51が開いて、シリンダ上室2A(縮み行程における下流側の室)の圧力を背圧室42に導入する。これにより、背圧室42の圧力によりメインディスクバルブ40を閉弁方向に作用する流体力が、シリンダ上室2Aの圧力による開弁方向に作用する流体力よりも大きくなり、縮み側のメインディスクバルブ40を確実に閉弁状態に維持することができ、安定した減衰力を得ることができる。
また、ピストンロッド4の縮み行程時において、伸び側減衰力発生機構8では、逆止弁25が開いて、シリンダ下室2B(伸び工程における下流側の室)の圧力を背圧室16に導入する。これにより、背圧室16の圧力によりメインディスクバルブ14を閉弁方向に作用する流体力が、シリンダ下室2Bの圧力による開弁方向に作用する流体力よりも大きくなり、伸び側のメインディスクバルブ14を確実に閉弁状態に維持することができ、安定した減衰力を得ることができる。
その結果、背圧室入口油路21、47を大きくし、また、下流側オリフィス24、50を小さくすることが可能となり、減衰力特性の設定の自由度を高めることができる。
上記実施形態の変形例として、逆止弁25、51は、ディスク26を省略し、図7に示すように、開口部32の代りに円弧状の切欠52を形成したディスク27と、図8に示すように、ディスク27の切欠52の外周部分に対向する部位に開口33を配置(重なり合った状態では切欠52と開口33とは連通していない)したディスク28と、図9に示すように、切欠34を開口33に連通するように配置したディスク29とを積層して、ディスク27の切欠52の外周部分(ディスク27と一体化された弁体)の撓みによって開閉するように構成することもできる。
なお、上記実施形態では、背圧室入口油路21、47は、メインディスクバルブ14、40の開弁に連動して流路面積が拡大される構造となっているが、本発明は、これに限らず、例えば上記特許文献1のように、シャッタ等によって流路面積を可変としたものとすることができ、あるいは、固定オリフィスのように流路面積が固定されたものとすることもできる。
また、上記実施形態において、背圧室16、42を有する減衰力発生機構8、9を伸び側、縮み側双方に設けたが、いずれか一方の側に設けるようにしても良い。さらに、減衰力発生機構8、9をピストン3に設けたが、これに限らず、減衰力発生機構8、9をシリンダ2外に設け、ピストン3の摺動によって生じる油液の流れを通路を介してシリンダ外の減衰力発生機構8、9に導くようにしても良い。
本発明の一実施形態に係る油圧緩衝器の要部の縦断面図である。 図1に示す油圧緩衝器の伸び側減衰力発生機構の拡大図である。 図1に示す油圧緩衝器の逆止弁を構成するディスクの正面図である。 図1に示す油圧緩衝器の逆止弁を構成する複数の開口を有するディスクの正面図である。 図1に示す油圧緩衝器の逆止弁を構成する一対の円弧状の開口を有するディスクの正面図である。 図1に示す油圧緩衝器の逆止弁を構成する放射状の切欠を有するディスクの正面図である。 図1に示す油圧緩衝器の逆止弁の変形例を構成する円弧状の切欠を有するディスクの正面図である。 図1に示す油圧緩衝器の逆止弁の変形例を構成する一対の円弧状の開口を有するディスクの正面図である。 図1に示す油圧緩衝器の逆止弁の変形例を構成する放射状の切欠を有するディスクの正面図である。
符号の説明
1 油圧緩衝器、2 シリンダ、2A シリンダ上室、2B シリンダ下室、3 ピストン、4 ピストンロッド、14 メインディスクバルブ(メインバルブ)、16 背圧室、21 背圧室入口油路、23 リリーフ弁、24 下流側オリフィス、25 逆止弁、 40 メインディスクバルブ(メインバルブ)、42 背圧室、47 背圧室入口油路、49 リリーフ弁、50 下流側オリフィス、51 逆止弁

Claims (4)

  1. 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上流側の室から下流側の室への油液の流れを制御して減衰力を発生させるメインバルブと、該メインバルブの閉弁方向に背圧を作用させる背圧室と、前記上流側の室からの油液を前記背圧室に導入するための背圧室入口油路と、前記背圧室を前記下流側の室に連通させる下流側オリフィスとを備え、前記背圧室の背圧によって前記メインバルブの開弁を制御する油圧緩衝器において、
    前記下流側の室から前記背圧室への油液の流通のみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする油圧緩衝器。
  2. 前記逆止弁は、開弁時に前記背圧室に流入する油液の流路面積を前記背圧室入口油路の流路面積よりも大きくすることを特徴とする請求項1に記載の油圧緩衝器。
  3. 前記背圧室の背圧を前記下流側の室へリリーフするリリーフ弁を備え、前記逆止弁は、前記リリーフ弁に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の油圧緩衝器。
  4. 前記リリーフ弁は、複数のディスクを積層したディスクバルブであり、前記逆止弁は、前記複数のディスクに設けられた切欠又は開口によって流路が形成され、前記ディスクに積層された弁体によって前記流路を開閉することを特徴とする請求項3に記載の油圧緩衝器。
JP2004168508A 2004-06-07 2004-06-07 油圧緩衝器 Active JP4318080B2 (ja)

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