JP2006038098A

JP2006038098A - 油圧緩衝器

Info

Publication number: JP2006038098A
Application number: JP2004218699A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamaguchi; 裕之山口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-09
Also published as: US20060054435A1; CN1727719A

Abstract

【課題】油圧緩衝器において、安定した減衰力を得ると共に、組立性を向上させる。
【解決手段】ガス室１１とフリーピストン９とをサブアセンブリ化したガス室カートリッジ３、セパレータ４及びシリンダ５をベースシェル２内に挿入し、オイルシール１７をベースシェル２に取付けることにより、これらを軸方向に所定の荷重を与えつつ固定する。ベースシェル２とガス室カートリッジ３及びシリンダ５との間に環状油路６、７を形成する。ベースシェル２の側部に減衰力発生機構２６を取付け、シリンダ５内の油液を環状油路６、７を介して減衰力発生機構２６に供給して減衰力を発生させる。ガス室１１による加圧及びフリーピストン９による気液分離によって安定した減衰力を得る。ガス室カートリッジ３、セパレータ４及びシリンダ５をオイルシール１７によって軸方向に固定することにより、組立性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両のサスペンション装置に装着される油圧緩衝器に関し、特に、油室とガス室とを画成するフリーピストンを有する油圧緩衝器に関するものである。

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ており、ピストンの摺動によって生じる油液の流れをオリフィス、ディスクバルブ等からなる減衰力発生機構によって制御して減衰力を発生させる構造となっている。また、シリンダには、油液及びガスが封入されたリザーバが接続されており、ピストンロッドの伸縮（シリンダに対する侵入、退出）に伴うシリンダの容積変化をガスの圧縮、膨張によって補償している。

上述のリザーバを備えた油圧緩衝器では、リザーバのガスが低圧であるため、キャビテーションが発生し易く、また、油液にリザーバのガス（空気）が混入するエアレーションが発生しやすく、減衰力が不安定になったり、応答性が低下し易いという問題がある。

そこで、かかる問題を解消するものとして、シリンダ内にフリーピストンを摺動可能に嵌装してガス室を形成し、ガス室内に高圧ガスを封入し、高圧ガスによってフリーピストンを介してシリンダ内の油液を常時加圧するようにした単筒式油圧緩衝器が知られている。単筒式油圧緩衝器では、高圧ガスによる加圧及びフリーピストンによる気液分離によって、キャビテーション及びエアレーションを防止することができる。

また、特許文献１には、ガス室及びフリーピストンをシリンダとは別体のインナーチューブ内に設け、これにより、分解性及び組立性を向上させるようにした油圧緩衝器が記載されている。
実開昭５１−１２９９８８号公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、フリーピストンによってガス室を形成して安定した減衰力を得ると共に、組立性に優れた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、前記シリンダ内の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減衰力発生機構と、高圧ガスが封入されたガス室と、該ガス室に摺動可能に嵌装されたフリーピストンとを備え、前記ガス室内の圧力を前記フリーピストンを介して前記シリンダ内の油液に付与する油圧緩衝器において、
前記ガス室と前記フリーピストンとをサブアセンブリ化したガス室カートリッジと、前記シリンダと、前記ガス室カートリッジと前記シリンダとの間に介装されるセパレータとを有底筒状のベースシェル内に挿入し、前記ガス室カートリッジと前記ベースシェルとの間に第１油路を形成し、前記シリンダと前記ベースシェルとの間に第２油路を形成して、前記セパレータによって前記第１油路と前記第２油路とを遮断し、前記ベースシェルの開口部に封止部材を固定することによって前記ガス室カートリッジ、前記セパレータ及び前記シリンダを軸方向に固定し、前記ベースシェルの側部に前記減衰力発生機構を取付けて、前記第１油路及び前記第２油路を介して、前記減衰力発生機構と前記シリンダとを連通させることを特徴とする。
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、前記ガス室の内径は、前記シリンダの内径よりも大径であ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、前記セパレータは、前記ピストンの突出部に対する逃げ部を有していることを特徴とする。

請求項１の発明に係る油圧緩衝器によれば、ガス室及びフリーピストンによって安定した減衰力を得ることができ、ベースシェルにガス室カートリッジ、セパレータ及びシリンダを容易に組付けることができ、また、シリンダ内の油液を第１及び第２油路を介して減衰力発生機構に供給して減衰力を発生させることができる。
請求項２の発明に係る油圧緩衝器によれば、ガス室の軸方向の寸法を短縮して、小型化を図ることができる。
請求項３の発明に係る油圧緩衝器によれば、軸方向のスペース効率を高めて、小型化を図ることができる。

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に示すように、本実施形態に係る油圧緩衝器１は、有底円筒状のベースシェル２内に、ガス室カートリッジ３、セパレータ４及びシリンダ５を挿入した二重筒構造となっており、ベースシェル２の側壁とガス室カートリッジ３との間に環状油路６（第１油路）が形成され、また、ベースシェル２の側壁とシリンダ５との間に環状油路７（第２油路）が形成されている。そして、セパレータ４によって、シリンダ５の内部と環状油路６とが連通され、また、これらと環状油路７との間が遮断されている。

ガス室カートリッジ３は、有底円筒状のガス室ケース８内にフリーピストン９が摺動可能に嵌装され、ガス室ケース８の開口部の内周溝に嵌合されたストッパ１０によって抜け止めされて、内部に高圧ガスが封入されるガス室１１が形成されている。ガス室１１の内径Ｄは、シリンダ５の内径ｄよりも大きくなっている。ガス室カートリッジ３は、ベースシェル２の底部に形成された凹部１２に嵌合されて径方向に位置決めされている。

セパレータ４は、ベースシェル２内に嵌合する環状部材であり、下端部にガス室ケース８の開口部内に嵌合する下側嵌合部１３が形成され、上端部にシリンダ５の下端部外周を嵌合して径方向に位置決めする上側嵌合部１４が形成されている。下側嵌合部１３には、シリンダ５の内部と環状油路６とを連通させる油路１５（切欠）が設けられている。

シリンダ５は、下端部がセパレータ４の上側嵌合部１４に嵌合され、また、上端部が、ベースシェル２の開口部に嵌合されるロッドガイド１６に嵌合されて、径方向に位置決めされている。ロッドガイド１６の上には、オイルシール１７（封止部材）が装着されており、オイルシール１７は、ベースシェル２の上端部をかしめることによって、ベースシェル２に固定されている。そして、オイルシール１７によって、シリンダ５の内部及び環状油路７が外部からシールされて、シリンダ５の内部に油液が封入されている。また、ガス室カートリッジ３、セパレータ４、シリンダ５、ロッドガイド１６及びオイルシール１７を互いに当接させて、オイルシール１７をベースシェル２に対して、所定の軸方向荷重を与えつつ、固定することにより、これらが軸方向に固定されている。なお、オイルシール１７は、溶接等の他の固定手段によってベースシェル２に固定してもよい。シリンダ５の上端部側壁には、シリンダ５の内部と環状油路７とを連通させる油路１８が設けられている。

シリンダ５内には、ピストン１９が摺動可能に嵌装され、このピストン１９によってシリンダ５の内部がシリンダ上室５Ａとシリンダ下室５Ｂとの２室に画成されている。ピストン９には、ピストンロッド２０の一端部がナット２１によって連結されており、ピストンロッド２０の他端側は、ロッドガイド１６及びオイルシール１７に挿通されてシリンダ５の外部へ延出されている。フリーピストン９の上面には凹部９Ａが形成されており、ピストンロッド２０が最も短縮したとき（図１中の仮想線参照）、ピストン１９の下部に突出するピストンロッド２０の一端部及びピストンナット２１（突出部）が、セパレータ４の中央開口４Ａ（逃げ部）及びフリーピストン９の凹部９Ａに挿入されるようになっている。

ピストン１９には、シリンダ上下室５Ａ、５Ｂ間を連通させる伸び側油路２２及び縮み側油路２３が設けられている。伸び側油路２２には、シリンダ上室５Ａの圧力が所定圧力に達したとき、開弁してその圧力をシリンダ下室５Ｂへリリーフする常閉のリリーフ弁２４（ディスクバルブ）が設けられ、また、縮み側油路２３には、シリンダ下室５Ｂの圧力が所定圧力に達したとき、開弁してその圧力をシリンダ上室５Ａへリリーフする常閉のリリーフ弁２５（ディスクバルブ）が設けられている。

ベースシェル２の側部には、セパレータ４の嵌合部位を跨いで、減衰力発生機構２６が取付けられている。
減衰力発生機構２６は、有底円筒状のケース２７内にバルブ部材２８が嵌合、固定され、このバルブ部材２８によって、ケース２７内が上室２７Ａ及び下室２７Ｂの２室に画成されている。上室２７Ａは、ケース２７の側壁に設けられた油路２９及びベースシェル２の側壁に設けられた油路３０によって、環状油路７に連通されている。下室１８Ｂは、ケース２７の側壁に設けられた油路３１及びベースシェル２の側壁に設けられた油路３２によって環状油路６に連通されている。バルブ部材２８には、上室２７Ａと下室２７Ｂとを連通させるための伸び側油路３３及び縮み側油路３４が設けられており、伸び側油路３３には、伸び側減衰力発生機構３５が設けられ、縮み側油路３４には、縮み側減衰力発生機構３６が設けられている。

伸び側減衰力発生機構３５は、伸び側油路３３からの油液の圧力を受けて開弁して減衰力を発生するメインバルブ３７（ディスクバルブ）と、メインバルブ３７の背面側に設けられ、その圧力をメインバルブ３７の閉弁方向に作用させるパイロット室３８とを備えている。パイロット室３８は、オリフィス油路（図示せず）を介して上流側の伸び側油路３３に連通されており、また、スプール弁３９（流量制御弁）の切欠３９ａがポート４０及び逆止弁４１を介して、下流側の下室２７Ｂに連通されている。そして、ソレノイドアクチュエータ４２によってスプール弁３９を移動させ、ポート４０の流路面積を変化させることにより、上下室２７Ａ、２７Ｂ間の流路面積を直接調整すると共に、これによってパイロット室３８の圧力を調整してメインバルブ３７の開弁圧力を制御するようになっている。

縮み側減衰力発生機構３６は、縮み側油路３４からの油液の圧力を受けて開弁して減衰力を発生するメインバルブ４３（ディスクバルブ）と、メインバルブ４３の背面側に設けられ、その圧力をメインバルブ４３の閉弁方向に作用させるパイロット室４４とを備えている。パイロット室４４は、オリフィス油路（図示せず）を介して上流側の縮み側油路３４に連通されており、また、上述の伸び側と共通のスプール弁３９（上述の伸び側減衰力発生機構３５と共用）の切欠３９ｂが、ポート４５及び逆止弁４６を介して、下流側の上室２７Ａに連通されている。そして、ソレノイドアクチュエータ４２によってスプール弁３９を移動させ、ポート４５の流路面積を変化させることにより、上下室２７Ａ、２７Ｂ間の流路面積を直接調整すると共に、これによってパイロット室４４の圧力を調整してメインバルブ４３の開弁圧力を制御す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２０の伸び行程時には、シリンダ５内のピストン１９の摺動にともない、シリンダ上室５Ａ側の油液が油路１８、環状油路７、油路３０及び油路２９を通って減衰力発生機構２６の上室２７Ａへ流れ、上室２７Ａから伸び側油路３３等を介して下室２７Ｂへ流れ、更に、下室２７Ｂから油路３１、油路３２、環状油路６及び油路１５を通ってシリンダ下室５Ｂへ流れて、伸び側減衰力発生機構３５によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド２０がシリンダ５から退出した分だけガス室１１内の高圧ガスが膨張してシリンダ２内の容積変化を補償する。

伸び側減衰力発生機構３５では、ピストン速度の低速域においては、オリフィス油路及びスプール弁３９によって調整されるポート４０の流路面積により、オリフィス特性の減衰力が発生し、ピストン速度が上昇すると、メインバルブ３７が開いてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、ソレノイドアクチュエータ４２によってスプール弁３９を移動させ、ポート４０の流路面積を調整することにより、オリフィス特性を調整すると共に、パイロット室３８の圧力を調整してバルブ特性を調整することができる。なお、シリンダ上室５Ａの圧力が所定圧力に達すると、ピストン１９のリリーフ弁２４が開弁し、シリンダ上室５Ａの圧力をシリンダ下室５Ｂへ直接リリーフして、減衰力の過度の上昇を防止する。

ピストンロッド２０の縮み行程時には、シリンダ５内のピストン１９の摺動にともない、シリンダ下室５Ｂ側の油液が油路１５、環状油路６、油路３２及び油路３１等を通って減衰力発生機構２６の下室２７Ｂへ流れ、下室２７Ｂから縮み側油路３４を介して上室２７Ａへ流れ、さらに、上室２７Ａから油路２９、油路３０、環状油路７及び油路１８を通ってシリンダ上室５Ａへ流れて、縮み側減衰力発生機構３６によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド２０がシリンダ５内へ侵入した分だけガス室１１内の高圧ガスが圧縮されてシリンダ５内の容積変化を補償する。

縮み側減衰力発生機構３６では、ピストン速度の低速域においては、オリフィス油路及びスプール弁３０によって調整されるポート４５の流路面積により、オリフィス特性の減衰力が発生し、ピストン速度が上昇すると、メインバルブ４３が開いてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、ソレノイドアクチュエータ４２によってスプール弁３９を移動させ、ポート４５の流路面積を調整することにより、オリフィス特性を調整すると共に、パイロット室４４の圧力を調整してバルブ特性を調整することができる。なお、シリンダ下室５Ｂの圧力が所定圧力に達すると、ピストン１９のリリーフ弁２５が開弁し、シリンダ下室５Ｂの圧力をシリンダ上室５Ａへ直接リリーフして、減衰力の過度の上昇を防止する。

ガス室１１とフリーピストン９とをサブアセンブリ化してガス室カートリッジ３としたことによって、組立性を向上することができる。そして、ベースシェル２内にガス室カートリッジ３、セパレータ４及びシリンダ５を挿入し、ロッドガイド１６及びオイルシール１７をベースシェル２に嵌合して、オイルシール１７をベースシェル２にかしめ、溶接等によって固定することにより、油圧緩衝器１の本体部分を容易に組立てることができる。このとき、オイルシール１６を外部からベースシェル２に固定することができるので、油圧緩衝器１の内部で溶接時のスパッタ等の異物が発生することがなく、コンタミネーションの問題を解消して製造品質を高めることができる。また、シリンダ５の内径ｄに対してガス室１１の内径Ｄの方を大径としたので、ピストン１９のストロークに対してフリーピスト９のストロークを小さくでき、油圧緩衝器１としての有効ストロークを大きくすることができる。

ガス室１１の内径Ｄをシリンダ５の内径ｄよりも大径としたことにより、ピストンロッド２０の伸縮によるフリーピストン９の摺動ストロークを小さくすることができ、ガス室１１の軸方向の寸法を短縮することができる。また、セパレータ４の中央開口４Ａ及びフリーピストン９の凹部９Ａをピストン１９の下部に突出するピストンロッド２０及びピストンナット２１の逃げ部としたことにより、軸方向のスペース効率を高めることができる。その結果、油圧緩衝器１の軸方向の寸法を短縮することができ、省スペース化を実現すると共に、適用車種を拡大することができる。

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。

符号の説明

１油圧緩衝器、２ベースシェル、３ガス室カートリッジ、４セパレータ、５シリンダ、６環状油路（第１油路）、７環状油路（第２油路）、９フリーピストン、１１ガス室、１７オイルシール（封止部材）、１９ピストン、２０ピストンロッド、２６減衰力発生機構

Claims

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、前記シリンダ内の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減衰力発生機構と、高圧ガスが封入されたガス室と、該ガス室に摺動可能に嵌装されたフリーピストンとを備え、前記ガス室内の圧力を前記フリーピストンを介して前記シリンダ内の油液に付与する油圧緩衝器において、
前記ガス室と前記フリーピストンとをサブアセンブリ化したガス室カートリッジと、前記シリンダと、前記ガス室カートリッジと前記シリンダとの間に介装されるセパレータとを有底筒状のベースシェル内に挿入し、前記ガス室カートリッジと前記ベースシェルとの間に第１油路を形成し、前記シリンダと前記ベースシェルとの間に第２油路を形成して、前記セパレータによって前記第１油路と前記第２油路とを遮断し、前記ベースシェルの開口部に封止部材を固定することによって前記ガス室カートリッジ、前記セパレータ及び前記シリンダを軸方向に固定し、前記ベースシェルの側部に前記減衰力発生機構を取付けて、前記第１油路及び前記第２油路を介して、前記減衰力発生機構と前記シリンダとを連通させることを特徴とする油圧緩衝器。
前記ガス室の内径は、前記シリンダの内径よりも大径であることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
前記セパレータは、前記ピストンの突出部に対する逃げ部を有し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。