JP2006329266A - ショックアブソーバ - Google Patents

Abstract

【課題】不整地路の走行時や突起乗り越し時のように小さなストロークのときには乗り心地を向上させ、実用強度のように大きなストロークのときには減衰力を大きくすることで振動の吸収エネルギを増大させることができるショックアブソーバを提供する。
【解決手段】ピストン８は、径方向に変形することで流通孔３０の流路断面積が変化する構造としている。ピストン８が摺接するシリンダ内周面１４ａは、シリンダの長手方向の中間位置のシリンダ内周面の径に対して長手方向の端部側のシリンダ内周面の径が小さく設定されており、長手方向の端部側のシリンダ内周面で摺接するピストン８は、径方向内方に変形することで流通孔３０の流路断面積が小さくなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両のサスペンション装置等に使用され、走行中の衝撃を吸収して振動を減衰するショックアブソーバに関する。

従来のショックアブソーバとして、作動流体を封入したシリンダと、このシリンダ内に進退自在に挿入したピストンロッドと、このピストンロッドの前記シリンダ内に位置する先端に結合し、シリンダ内周面に摺接しながら前記シリンダ内を第１流体室及び第２流体室に区画するピストンとを備えているとともに、第１流体室及び第２流体室に連通するようにピストンに流通孔を形成し、この流通孔を開閉する減衰バルブをピストンに設け、シリンダ内を移動するピストンの速度（以下、ピストン速度）の大きさに応じて減衰バルブの開度を変化させることで減衰力が変化するようにし、即ち、ピストン速度が大きいときには減衰力が大きくなり、ピストン速度が小さいときには減衰力が小さくなるようにしたショックアブソーバが知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１７４２８６号公報

ところで、不整地路の走行時や突起乗り越し時には、ショックアブソーバの減衰力を下げると乗り心地が向上する。
従来のショックアブソーバは、不整地路の走行時や突起乗り越し時のピストン速度（中速のピストン速度）のときに、減衰力が下がるように減衰パルブの開度を設定すると、乗り心地を良くすることができる。

しかし、中速のピストン速度のときに減衰力が下がるように減衰バルブの開度を設定した従来のショックアブソーバは、高速のピストン速度になっても大きな減衰力を得ることができない。そのため、実用強度のように高速のピストン速度で大振幅の外力が入力する場合には、ショックアブソーバの減衰力が小さいために振動を吸収するためのエネルギが低下するおそれがある。
ここで、センサによって車両の挙動をとらえ、センサの情報に基づいた電子制御により減衰力を変更するショックアブソーバが開発されているが、この種のショックアブソーバは、コントローラ、各種センサ等を必要とするので、コストの面で問題がある。

本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、不整地路の走行時や突起乗り越し時のように中速のピストン速度のときには減衰力を低く設定することで乗り心地を向上させ、実用強度のような高速のピストン速度でストロークが大きい領域のときには減衰力を大きくすることで振動の吸収エネルギを増大させることができるとともに、低廉化を図ることが可能なショックアブソーバを提供することを目的としている。

前記課題を解決するため、本発明に係るショックアブソーバは、作動流体が封入されているシリンダと、このシリンダ内に進退自在に挿入したピストンロッドと、このピストンロッドの前記シリンダ内に位置する先端に設けられ、前記シリンダ内を第１流体室及び第２流体室に区画するピストンと、前記第１流体室及び前記第２流体室が連通するように前記ピストンに設けた流通孔とを備え、前記ピストンがシリンダ内周面に摺接しながら前記シリンダ内を軸方向に移動することで、前記作動流体が前記流通孔を通過して前記第１流体室及び前記第２流体室の間を流れる際の流動抵抗により減衰力が発生するショックアブソーバにおいて、前記ピストンは、径方向に変形することで前記流通孔の流路断面積が変化する構造とし、前記ピストンが摺接する前記シリンダ内周面は、前記シリンダの長手方向の中間位置の前記シリンダ内周面の径に対して前記長手方向の端部側の前記シリンダ内周面の径が小さく設定されており、前記長手方向の端部側の前記シリンダ内周面で摺接する前記ピストンは、径方向内方に変形することで前記流通孔の流路断面積が小さくなるようにした。

本発明のショックアブソーバによると、不整地路の走行時や突起乗り越し時のように中速のピストン速度であってストロークが小さい場合には、ピストンに設けた流通孔の流路断面積が大きくなるので減衰力が小さくなり、乗り心地を向上させることができる。また、実用強度のように高速のピストン速度でストロークが大きい場合には、ピストンの径方向内方への変形により流通孔の流路断面積が小さくなるので減衰力が大きくなり、振動の吸収エネルギを増大させることができる。

以下、本発明に係るショックアブソーバについて、図面を参照しながら説明する。
図1から図５は、本発明に係る第１実施形態のショックアブソーバを示す図であり、図１はショックアブソーバの軸方向断面図、図２は、ショックアブソーバを構成しているピストンの中立位置の形状を示す図、図３は、シリンダの長手方向の端部に移動したピストンの形状を示す図、図４及び図５は第１実施形態のショックアブソーバの減衰特性を示した図である。

図１に示すように、本実施形態のショックアブソーバ２は、内部に作動油が封入されているシリンダ４と、このシリンダ４の軸方向の一端側（図１の上部側）４ａからシリンダ４内に挿入されているピストンロッド６と、このピストンロッド６の先端に配置されてシリンダ４内を軸方向に移動するピストン８とを備えており、ピストン８はシリンダ４の内周面に摺接して配置されることで、ピストンロッド６側の第１油室１０ａとピストンロッド６に対して反対側の第２油室１０ｂとに区画している。

シリンダ４は、円筒形状の外側シリンダ１２と、この外側シリンダ１２の内側に同軸に配置した内側シリンダ１４とで構成されている。
内側シリンダ１４は、長手方向の中間部からシリンダ４の一端側４ａ及び他端側（図１の下部側）４ｂに向かうに従い徐々に径が細くなるように形成されている部材である。つまり、ピストン８が摺接する内側シリンダ１４の内周面（シリンダ内周面）１４ａは、長手方向の中間部の径ｄ１に対して、長手方向の一端側４ｂ及び他端側４ｂの径ｄ２，ｄ３が小さく設定されている（ｄ１＞ｄ２，ｄ１＞ｄ３）。

また、ピストン８は、図２に示すように、ピストンロッド６の先端に同軸に固定した円筒形状のピストンベース部２０と、このピストンベース部２０の外周に係合し、互いに周方向に隣接配置されている４個のピストンユニット２２Ａ〜２２Ｄとを備えている。
４個のピストンユニット２２Ａ〜２２Ｄのそれぞれは、タイヤを４分割した際の一つの分割体と略同一の形状としてピストンベース部２０の外周に径方向に移動自在に係合している可動部材２４と、ピストンベース部２０の外周に係合しながら可動部材２４の内部空間に配設され、可動部材２４をシリンダ内周面１４ａに向かう方向に付勢しているコイルスプリング２６と、シリンダ内周面１４ａに接触する可動部材２４の外周面に一体に設けたシール弾性体２８とを備えている。

また、これら４個のピストンユニット２２Ａ〜２２Ｄは、互いに周方向に隙間を設けて配置されており、これらの隙間と、ピストンベース部２０の外周面及びシリンダ内周面１４ａとで囲まれた空間に、第１油室１０ａ及び第２油室１０ｂに連通する４箇所の流通孔が設けられている。これら流通孔がバルブポート３０であり、ピストン８がシリンダ４内を軸方向に移動するときに、４箇所のバルブポート３０内を作動流体が通過して第１油室１０ａ及び第２油室１０の間を流れる際の流動抵抗により、ショックアブソーバ２の減衰力が得られるようになっている。

ここで、図２の中立位置のピストン８は、内側シリンダ１４の長手方向の中間部のシリンダ内周面１４ａ（径ｄ１）に摺接しており、各バルブポート３０の流路断面積が大きく設定されている。このため、本実施形態のショックアブソーバ２は、中立位置付近である伸び側、或いは縮み側の小さなストロークのときには、流路断面積を大きくしたバルブポート３０を通過する際の作動流体の流動抵抗が小さくなるので、小さな減衰力が得られる。

また、図３で示すピストン８は、ストロークが大きい領域である内側シリンダ１４の長手方向の一端側４ａ、或いは他端側４ｂまで移動し（図１の８ａ、或いは８ｂまで移動し）、長手方向の中間部のシリンダ内周面１４ａの径ｄ１に対して小さなシリンダ内周面１４ａ（径ｄ２、或いは径ｄ３：ｄ１＞ｄ２，ｄ１＞ｄ３）に摺接している。

この図３のピストンは、ピストンユニット２２Ａ〜２２Ｄを構成している各々の可動部材２４が、コイルスプリング２６の反力を受けながら径方向内方に移動していくので、互いに周方向に設けた隙間が狭められていき、この狭められた隙間と、ピストンベース部２０の外周面及びシリンダ内周面１４ａとで画成されたバルブポート３０は、流路断面積が小さくなる。このため、本実施形態のショックアブソーバ２は、伸び側、或いは縮み側のストロークが大きいときには、流路断面積を小さくしたバルブポート３０を通過する際の作動流体の流動抵抗が大きくなるので、大きな減衰力が得られる。

このように、本実施形態のショックアブソーバ２は、図４に示すように、ストローク（伸び側、或いは縮み側のストローク）が小さいときには小さな減衰力が発生し、ストロークが大きいときには大きな減衰力が発生するというストローク変化に応じた減衰力特性を有している。
また、本実施形態のショックアブソーバ２は、中速のピストン速度のときには、ピストン８のピストンユニット２２Ａ〜２２Ｄを構成している可動部材２４が径方向外方に移動し、ピストンユニット２２Ａ〜２２Ｄの周方向の隙間が広くなってバルブポート３０の流路断面積が大きくなるので、減衰力が小さくなる。一方、高速のピストン速度のときには、内側シリンダ１４の長手方向の一端側４ａ、或いは他端側４ｂまでピストン８が移動しているので、前述したようにバルブポート３０の流路断面積が小さくなり、減衰力が大きくなる。

つまり、本実施形態のショックアブソーバは、図５に示すように、中速のピストン速度のときには小さな減衰力が発生し、高速のピストン速度のときには大きな減衰力が発生するというピストン速度の変化に応じた減衰力特性も有している。
したがって、本実施形態のショックアブソーバ２をサスペンション装置に備えた車両は、不整地路の走行時や突起乗り越し時のように中速のピストン速度であってストロークが小さい場合には減衰力を下げることができるので、乗り心地を向上させることができる。また、実用強度のように高速のピストン速度でストロークが大きい場合には減衰力が大きくなるので、振動の吸収エネルギを増大させることができる。

また、本実施形態のショックアブソーバ２は、コントローラや各種センサ等を使用せず、ピストンロッド６の先端に配置した４個のピストンユニット２２Ａ〜２２Ｄが径方向に移動するという簡単な構成で減衰力を変更するようにしているので、コストの低減化を図ることができる。
なお、本実施形態では、４個のピストンユニット２２Ａ〜２２Ｄでピストン８を構成しているが、そのユニットの個数が発明の要旨よして限定されるものではない。

次に、図６から図９は、本発明に係る第２実施形態のショックアブソーバを示す図であり、図６は第２実施形態のショックアブソーバの軸方向断面図、図７は第２実施形態のショックアブソーバを構成するピストンを軸方向から示した図、図８はピストンの中立位置の形状を示す図、図９はシリンダの長手方向の端部に移動したピストンの形状を示す図である。なお、本実施形態では、図１から図３で示した第１実施形態のショックアブソーバと同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図６に示すように、本実施形態のショックアブソーバ２は、シリンダ４のシリンダ内周面１４ａに摺接しているピストン３２が、シリンダ４内を第１油室１０ａ及び第２油室１０ｂに区画している。

ピストン３２は、図７にも示すように、ピストンロッド６の先端に同軸に固定した円筒形状のピストンベース部３４と、第１油室１０ａ及び第２油室１０ｂに連通するようにピストンベース部３４に設けた２つのバルブポート３６ａ，３６ｂと、ピストンベース部３４の外周に設けた環状の凹部３８に嵌まり込んで係止され、シリンダ内周面１４ａに接触している環状のシール弾性体４０と、凹部３８及びバルブポート３６ａ，３６ｂの内部で開口するようにピストンベース部３４内を径方向に延在して設けた連通路４２ａ，４２ｂと、一端がシール弾性体３８と一体化され、他端がバルブポート３６ａ，３６ｂ内に位置するように連通部４２ａ，４２ｂ内に挿入された流路断面積調整部材４４，４６とを備えている。

シール弾性体４０のシリンダ内周面１４ａに接触する面は、シリンダ内周面１４ａに向けて凸形状の曲面形状とされている。
また、図６に示すように、一方の流路断面積調整部材４４のバルブポート３６ａ内に位置している端部は、シリンダ４の軸方向の一方側（図６では下側）に曲がった弁部材４４ａとされている。また、他方の流路断面積調整部材４６のバルブポート３６ｂ内に位置している端部は、シリンダ４の軸方向の他方側（図６では上側）に曲がった弁部材４６ａとされている。

ここで、図８は、中立位置に配置されているピストン３２の半断面図を示すものである。ピストン３２は、内側シリンダ１４の長手方向の中間部のシリンダ内周面１４ａ（径ｄ１）に摺接しており、シール弾性体４０が径方向内方にほとんど弾性変形せず、シール弾性体４０に一体化されている流路断面積調整部材４４も径方向内方に移動しないので、バルブポート３６ａの流路断面積が大きく設定されている。また、図示しないが、シール弾性体４０が径方向内方にほとんど弾性変形しないので流路断面積調整部材４６も径方向内方に移動せず、バルブポート３６ｂの流路断面積も大きく設定されている。

このため、本実施形態のショックアブソーバ２は、中立位置付近である伸び側、或いは縮み側の小さなストロークのときには、流路断面積が大きいバルブポート３６ａ，３６ｂを通過する際の作動流体の流動抵抗が小さくなるので、小さな減衰力が得られる。
一方、図９は、縮み行程に大きくストロークしたときのピストン３２の半断面図を示すものである。ピストン３２は、内側シリンダ１４の長手方向の他端側４ｂまで移動し、長手方向の中間部のシリンダ内周面１４ａの径ｄ１に対して小さなシリンダ内周面１４ａ（径ｄ３，ｄ１＞ｄ３）に摺接している。

図９の状態のピストンは、シール弾性体４０が圧縮されて径方向内方に弾性変形し、このシール弾性体４０に一体化されている流路断面積調整部材４４も径方向内方に移動するので、バルブポート３６ａの流路断面積が小さくなる。また、図示しないが、シール弾性体４０が径方向内方に弾性変形することで流路断面積調整部材４６も径方向内方に移動し、バルブポート３６ｂの流路断面積も小さくなる。このため、本実施形態のショックアブソーバ２は、縮み行程に大きくストロークするときには、流路断面積を小さくしたバルブポート３６ａ，３６ｂを通過する際の作動流体の流動抵抗が大きくなるので、大きな減衰力が得られる。

また、伸び行程に大きくストロークするときのピストン３２は、シリンダ内周面１４ａの径ｄ１に対して小さなシリンダ内周面１４ａ（径ｄ２，ｄ１＞ｄ２）に摺接し、シール弾性体４０が圧縮されて径方向内方に弾性変形することで、このシール弾性体４０に一体化されている流路断面積調整部材４４，４６も径方向内方に移動するので、バルブポート３６ａ，３６ｂの流路断面積が小さくなり、大きな減衰力が得られる。

このように、本実施形態のショックアブソーバ２も、ストローク（伸び側、或いは縮み側のストローク）が小さいときには小さな減衰力が発生し、ストロークが大きいときには大きな減衰力が発生するというストローク変化に応じた減衰力特性を有している。
ここで、流路断面積調整部材４４，４６の弁部材４４ａ、４６ａは、軸方向に曲がりながらバルブポート３６ａ，３６ｂ内に位置しており、且つ、それら弁部材４４ａ、４６ａの曲がり方向を逆向きとしていることから、比較的大きなピストン速度で伸び行程及び縮み行程を繰り返す場合には、流路断面積調整部材４４，４６が径方向外方に移動し、バルブポート３６ａ，３６ｂの流路断面積が大きくなり、小さな減衰力となる。

したがって、本実施形態のショックアブソーバ２をサスペンション装置に備えた車両も、不整地路の走行時や突起乗り越し時のように中速のピストン速度であってストロークが小さい場合には減衰力を下げることができるので、乗り心地を向上させることができる。また、実用強度のように高速のピストン速度でストロークが大きい場合には減衰力が大きくなるので、振動の吸収エネルギを増大させることができる。

また、シール弾性体４０のシリンダ内周面１４ａに接触する面を、シリンダ内周面１４ａに向けて凸形状の曲面形状としたことから、シール弾性体４０及びシリンダ内周面１４ａの接触を線接触とし、シリンダ内周面１４ａの径変化に対するピストン３２の追従性を向上させ、ピストン３２の引っ掛かり等を回避することができる。

また、本実施形態のショックアブソーバ２も、コントローラや各種センサ等を使用せず、ピストンロッド６の先端に配置したシール弾性体４０の弾性変形に応じて流路断面積調整部材４４，４６が径方向に移動し、バルブポート３６ａ，３６ｂの流路断面積を調整するという簡単な構成で減衰力を変更するようにしているので、コストの低減化を図ることができる。
なお、本実施形態では、ピストンベース部３４に２つのバルブポート３６ａ，３６ｂを設けているが、流路断面積の調整が可能な３個以上のパルブポートを設けても、同様の効果を奏することができる。

本発明に係る第１実施形態のショックアブソーバを示す軸方向断面図である。 第１実施形態のピストンの中立位置の形状を示す図である。 第１実施形態のピストンがシリンダの長手方向の端部に移動したときの形状を示す図である。 第１実施形態のショックアブソーバのストローク変化に応じた減衰特性を示すグラフである。 第１実施形態のショックアブソーバのピストン速度の変化に応じた減衰特性を示すグラフである。 本発明に係る第２実施形態のショックアブソーバを示す軸方向断面図である。 第２実施形態のピストンを軸方向から示した図である。 第２実施形態のピストンの中立位置の形状を示す半断面図である。 第２実施形態のピストンがシリンダの長手方向の端部に移動したときの形状を示す図である。

符号の説明

２ ショックアブソーバ
４ シリンダ
６ ピストンロッド
８，３２ ピストン
１０ａ 第１油室（第１流体室）
１０ｂ 第２油室（第２流体室）
１２ 外側シリンダ
１４ 内側シリンダ
１４ａ シリンダ内周面
２０，３４ ピストンベース部
２２Ａ〜２２Ｄ ピストンユニット
２４ 可動部材
２６ コイルスプリング（付勢弾性部材）
２８，４０ シール弾性体
３０，３６ａ，３６ｂ バルブポート
３８ 凹部
４２ａ，４２ｂ 連通部
４４，４６ 流路断面積調整部材
４４ａ，４４ｂ 弁部材

Claims (6)

1. 作動流体が封入されているシリンダと、このシリンダ内に進退自在に挿入したピストンロッドと、このピストンロッドの前記シリンダ内に位置する先端に設けられ、前記シリンダ内を第１流体室及び第２流体室に区画するピストンと、前記第１流体室及び前記第２流体室が連通するように前記ピストンに設けた流通孔とを備え、前記ピストンがシリンダ内周面に摺接しながら前記シリンダ内を軸方向に移動することで、前記作動流体が前記流通孔を通過して前記第１流体室及び前記第２流体室の間を流れる際の流動抵抗により減衰力が発生するショックアブソーバにおいて、
   前記ピストンは、径方向に変形することで前記流通孔の流路断面積が変化する構造とし、
   前記ピストンが摺接する前記シリンダ内周面は、前記シリンダの長手方向の中間位置の前記シリンダ内周面の径に対して前記長手方向の端部側の前記シリンダ内周面の径が小さく設定されており、前記長手方向の端部側の前記シリンダ内周面で摺接する前記ピストンは、径方向内方に変形することで前記流通孔の流路断面積が小さくなることを特徴とするショックアブソーバ。
2. 前記ピストンは、ピストンロッドの先端に同軸に固定したピストンベース部と、このピストンベース部から前記シリンダ内周面に接触する位置まで径方向に外方に延在し、互いに周方向に隙間を設けて配置した複数のピストンユニットとで構成され、前記隙間が前記流通孔を形成し、前記複数のピストンユニットが径方向に変位することで前記流通孔の流路断面積が変化するようにしたことを特徴とする請求項１記載のショックアブソーバ。
3. 前記複数のピストンユニットは、前記ピストンベース部に径方向に移動自在に係合している可動部材と、この可動部材を径方向外方に向けて付勢する付勢弾性部材と、前記シリンダ内周面に接触する前記可動部材の接触面に設けたシール弾性体とを備えていることを特徴とする請求項２記載のショックアブソーバ。
4. 前記ピストンは、ピストンロッドの先端に同軸に固定したピストンベース部と、前記第１流体室及び前記第２流体室に連通するように前記ピストンベース部に設けた流通孔と、前記ピストンベース部の外周に係合して前記シリンダ内周面に接触している環状のシール弾性体と、このシール弾性体に一端が一体化されて径方向内方に延在し、他端である弁部材が前記流通孔の内部に配置されている流路断面積調整部材とで構成され、前記シール弾性体が径方向に弾性変形することで前記流路断面積調整部材が径方向に移動し、前記流通孔の内部の前記弁部材の位置が変化することで前記流通孔の流路断面積が調整されるようにしたことを特徴とする請求項１記載のショックアブソーバ。
5. 前記シリンダ内周面に接触する前記シール弾性体の接触面は、前記シリンダ内周面に向けて凸形状の曲面であることを特徴とする請求項４記載のショックアブソーバ。
6. 前記ピストンベース部に少なくとも２つの前記流通孔を設け、これら流通孔の内部に、前記シール弾性体に一体化した少なくとも２つの前記流路断面積調整部材の弁部材を配置するとともに、少なくとも２つの弁材は、軸方向に曲がって形成されているとともに、互いの曲がり方向が逆方向としていることを特徴とする請求項４又は５記載のショックアブソーバ。

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