JP2008008471A

JP2008008471A - 減衰力調整式油圧緩衝器

Info

Publication number: JP2008008471A
Application number: JP2006182281A
Authority: JP
Inventors: Yohei Katayama; 洋平片山; Masaaki Uchiyama; 正明内山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】減衰力調整式油圧緩衝器において、ピストンロッドのストローク方向が切換る際の減衰力の応答遅れを防止する。
【解決手段】ピストンロッド６の伸び行程時には、シリンダ上室２Ａからリザーバ４への油液の流れを伸び側減衰力調整機構３０で制御して減衰力を発生させる。このとき、伸び側逆止弁６２によってリザーバ４からシリンダ下室２Ｂへ抵抗なく油液を流すので、縮み行程に切換ったとき、シリンダ下室２Ｂの圧力が迅速に上昇して応答遅れがない。ピストンロッド６の縮み行程時には、シリンダ下室２Ｂからリザーバ４への油液の流れを縮み側減衰力調整機構３１で制御して減衰力を発生さる。このとき、縮み側逆止弁５７によってリザーバ４からシリンダ上室２Ａへ抵抗なく油液を流すので、伸び行程に切換ったとき、シリンダ上室２Ａの圧力が迅速に上昇して応答遅れがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、自動車等の車両の懸架装置に装着される減衰力調整式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では、ばね上、ばね下間に筒型の油圧緩衝器を装着して、ばね上、ばね下間の振動を減衰することによって走行安定性および乗り心地を向上させるようにしている。筒型の油圧緩衝器は、油液を封入したシリンダ内にピストンロッドを連結したピストンを摺動可能に嵌装し、ピストンの摺動によって油液が流通する通路に、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を設け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路に生じる油液の流れを減衰力発生機構によって制御してピストン速度に応じた減衰力を発生させる。なお、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、又は、フリーピストンによってシリンダの一部にガス室が形成されており、ピストンロッドの侵入、退出によるシリンダ内の容積変化をガスの圧縮、膨張によって補償している。

また、油圧緩衝器として、例えば特許文献１に記載されているように、減衰力発生機構に可変オリフィス、可変圧力制御弁等を設け、その流路面積、開弁圧力等を変化させることによって減衰力特性を適宜調整可能とした減衰力調整式油圧緩衝器が知られている。減衰力調整式油圧緩衝器を用いて、路面状態、走行状態等に応じて適宜減衰力特性を調整することにより、乗り心及び操縦安定性を向上させることができる。
特開２００１−４１２７２号公報

しかしながら、上記従来の油圧緩衝器では、次のような問題がある。ピストンによって一方のシリンダ室が加圧されているとき、他方のシリンダ室は、加圧されているシリンダ室よりも低圧になっている。このため、ピストンロッドのストローク方向（伸縮方向）が切換った直後には、シリンダ室の圧力が充分に上昇せず、所期の減衰力を発生させることができない。このように、ピストンロッドのストローク方向が切換る際に、減衰力の応答遅れが生じて、充分な制振効果が得られないため、乗り心地及び操縦安定性が低下する。特に、減衰力調整式油圧緩衝器では、高い減衰力特性が設定されるため、シリンダ室間の圧力差が大きくなるので、ストローク方向が切換る際の減衰力の応答遅れが大きくなりやすく問題となる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ピストンロッドのストローク方向が切換る際の減衰力の応答遅れを防止するようにした減衰力調整式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の発明に係る減衰力調整式油圧緩衝器は、油液が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動可能に嵌装されて該シリンダ内を第１シリンダ室と第２シリンダ室との２室に画成するピストンと、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、油液が封入されたリザーバと、前記第１シリンダ室と前記リザーバとを接続し前記第１シリンダ室から前記リザーバへの油液の流れを制御して減衰力を発生させると共にその減衰力を調整可能とした第１減衰力調整機構と、前記第２シリンダ室と前記リザーバとを接続し前記第２シリンダ室から前記リザーバへの油液の流れを制御して減衰力を発生させると共にその減衰力を調整可能とした第２減衰力調整機構と、前記第２減衰力調整機構をバイパスして前記リザーバから前記第２シリンダ室への油液の流れのみを許容する第１逆止弁と、前記第１減衰力調整機構をバイパスして前記リザーバから前記第１シリンダ室への油液の流れのみを許容する第２逆止弁とを備えていることを特徴とする。
請求項２の発明に係る減衰力調整式油圧緩衝器は、上記請求項１の構成において、前記第１減衰力調整機構及び前記第２減衰力調整機構は、油液の流れを制御するメインバルブに背圧を作用させて、該背圧を調整することによって前記メインバルブの開弁圧力を調整するようになっていることを特徴とする。

請求項１の発明に係る減衰力調整式油圧緩衝器によれば、ピストンロッドのストロークによって第１シリンダ室が加圧されたとき、第１シリンダ室からリザーバへの油液の流れを第１減衰力調整機構によって制御して減衰力を発生させ、このとき、第１逆止弁によって第２減衰力調整機構をバイパスしてリザーバから第２シリンダ室へ抵抗なく油液を流すので、ピストンロッドのストローク方向が切換ってピストンによって第２シリンダ室が加圧されたとき、第２シリンダ室の圧力を迅速に上昇させることができる。また、ピストンロッドのストロークによって第２シリンダ室が加圧されたとき、第２シリンダ室からリザーバへの油液の流れを第２減衰力調整機構によって制御して減衰力を発生させ、このとき、第２逆止弁によって第１減衰力調整機構をバイパスしてリザーバから第１シリンダ室へ抵抗なく油液を流すので、ピストンロッドのストローク方向が切換ってピストンによって第１シリンダ室が加圧されたとき、第１シリンダ室の圧力を迅速に上昇させることができる。これにより、ピストンロッドのストローク方向が切換る際の減衰力の応答遅れを防止することができる。
請求２の発明に係る減衰力調整式油圧緩衝器によれば、背圧によってメインバルブの開弁圧力を調整することにより、減衰力の調整範囲を広くすることができる。

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、本実施形態に係る減衰力調整式油圧緩衝器１は、有底円筒状のシリンダ２の外側に外筒３が設けられた二重筒構造になっており、シリンダ２と外筒３との間にリザーバ４が形成されている。シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に嵌装されており、このピストン５によってシリンダ２内がシリンダ上室２Ａ（第１シリンダ室）とシリンダ下室２Ｂ（第２シリンダ室）との２室に画成されている。ピストン５には、ピストンロッド６の一端がナット７によって連結されており、ピストンロッド６の他端側は、シリンダ上室２Ａを通り、シリンダ２及び外筒３の上端部に装着されたロッドガイド８およびオイルシール９に挿通されてシリンダ２の外部へ延出されている。そして、シリンダ２内には油液が封入され、リザーバ４内には油液及びガスが封入されている。

ピストン５には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通させる伸び側油路１０及び縮み側油路１１が設けられている。伸び側油路１０には、シリンダ上室２Ａの圧力が過度に上昇したとき、その圧力をシリンダ下室２Ｂへリリーフする伸び側リリーフ弁１２が設けられている。縮み側油路１１には、シリンダ下室２Ｂの圧力が過度に上昇したとき、その圧力をシリンダ上室２Ａへリリーフする縮み側リリーフ弁１３が設けられている。

シリンダ２の外周部には、その両端部及び中間部に配置された３つのシール１４、１５、１６を介して円筒状のチューブ１７が外嵌されており、シリンダ２とチューブ１７との間に２つの環状油路１８、１９が形成されている。環状油路１８は、シリンダ２の上端付近の側壁に設けられた油路２０によってシリンダ上室２Ａに連通され、環状油路１９は、シリンダ２の下端部付近の側壁に設けられた油路２１によってシリンダ下室２Ｂに連通されている。

外筒３の側面部には、減衰力調整機構２２が取付けられている。減衰力調整機構２２は、略有底円筒状のケース２３を有しており、ケース２３の側壁には、シリンダ上室ポート２４、シリンダ下室ポート２５及びリザーバポート２６が設けられている。これらのシリンダ上室ポート２４、シリンダ下室ポート２５及びリザーバポート２６は、それぞれ接続管２７、２８、２９によって環状油路１８、１９及びリザーバ４に接続されている。

次に、減衰力調整機構２２について、主に図２を参照して説明する。
図２に示すように、減衰力調整機構２２は、ケース２３内に、シリンダ上室ポート２４からリザーバポート２６への油液の流れを制御して減衰力を発生させる伸び側減衰力調整機構３０（第１減衰力調整機構）と、シリンダ下室ポート２５からリザーバポート２６への油液の流れを制御して減衰力を発生させる縮み側減衰力調整機構３１（第２減衰力調整機構）とが収容され、ケース２３の開口部に比例ソレノイドアクチュエータ３２が液密的に取付けられてケース２３内を密封する構造となっている。

伸び側減衰力調整機構３０は、比例ソレノイド３２に取付けられた円筒状のスリーブ３３にナット３４によって取付けられたシート部材３５及び固定部材３６を含んでいる。シート部材３５には、シリンダ上室ポート２４とリザーバポート２６とを連通させる伸び側油路３７及び伸び側油路３７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３８（ディスクバルブ）が設けられている。固定部材３６には、メインバルブ３８によって背圧室３９が形成されており、背圧室３９の内圧（背圧）をメインバルブ３８の背面側に作用させることによってメインバルブ３８の開弁圧力を調整する。背圧室３９は、メインバルブ３８に設けられた固定オリフィス４０を介して伸び側油路３７に連通され、また、スリーブ３３に設けられたポート４１、４２及び固定部材３６に設けられた油路４３を介してリザーバポート２６に連通されている。スリーブ３３内には、ポート４１の流路面積を調整するスプール４４が挿入されており、スプール４４は、比例ソレノイドアクチュエータ３２の作動ロッド４５に連結されている。

縮み側減衰力調整機構３１は、スリーブ３３にナット３４によって取付けられたシート部材４６及び伸び側減衰力発生機構と共用の固定部材３６を含んでいる。シート部材４６には、シリンダ下室ポート２５とリザーバポート２６とを連通させる縮み側油路４７及び縮み側油路４７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４８（ディスクバルブ）が設けられている。固定部材３６には、メインバルブ４８によって背圧室４９が形成されており、背圧室４９の内圧（背圧）をメインバルブ４８の背面側に作用させることによってメインバルブ４８の開弁圧力を調整する。背圧室４９は、メインバルブ４８に設けられた固定オリフィス５０を介して縮み側油路４７に連通され、また、スリーブ３３に設けられたポート５１並びに伸び側減衰力調整機構３０と共用のポート４２及び油路４３を介してリザーバポート２６に連通されている。そして、伸び側減衰力調整機構３０と共用のスプール４４によってポート５１の流路面積を調整する。

伸び側減衰力調整機構３０のポート４１及び縮み側減衰力調整機構３１のポート５１の流路面積は、スプール４４の移動によって、一方が小さくなると他方が大きくなり、一方が大きくなると他方が小さくなるように設定されている。

比例ソレノイドアクチュエータ３２は、リード線５２を介してコイル５３へ通電することによってプランジャ５４に推力を発生させて、作動ロッド４５によって戻しばね５５、５６のばね力に抗してスプール４４を移動させることができ、コイル５３への通電電流に応じてポート４１、５１の流路面積を調整することができるようになっている。

減衰力調整機構２２には、シート部材３５に伸び側減衰力調整機構３０をバイパスしてリザーバポート２６からシリンダ上室ポート２４への油液の流れのみを許容するための縮み側逆止弁５７（第２逆止弁）が設けられている。縮み側逆止弁５７は、スリーブ３３に設けられたポート５８と、スプール４４に設けられた軸方向油路５９及び径方向油路６０、６１とを介してポート４２に接続されており、更に、固定部材３６の油路４３を介してリザーバポート２６に接続されている。

また、減衰力調整機構２２には、シート部材４６に縮み側減衰力調整機構３１をバイパスしてリザーバポート２６からシリンダ下室ポート２５への油液の流れのみを許容するための伸び側逆止弁６２（第１逆止弁）が設けられている。伸び側逆止弁６２は、スリーブ３３に設けられたポート６３と、スプール４４に設けられた軸方向油路５９及び径方向油路６１、６４とを介してポート４２に接続されており、更に、固定部材３６の油路４３を介してリザーバポート２６に接続されている。

このように構成した減衰力調整式油圧緩衝器１の概略構成を示す油圧回路を図３に示す。図３において、図１及び図２に示す各部に対応する部分には、これと同一の符号を付してある。

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６の伸び行程時には、ピストン５の移動によってシリンダ上室２Ａ側の油液が加圧され、油路２０、環状油路１８、接続管２７を通って減衰力調整機構２２のシリンダ上室ポート２４へ流入し、伸び側減衰力調整機構３０を通ってリザーバポート２６へ流れ、更に、接続管２９を通ってリザーバ４へ流入して、伸び側減衰力調整機構３０によって減衰力が発生する。また、リザーバ４側の油液が接続管２９、固定部材３６の油路４３、スリーブ３３のポート４２、スプール４４の径方向ポート６１、軸方向ポート５９及び径方向ポート６４を通り、伸び側逆止弁６２を開き、更に、シリンダ下室ポート２５、接続管２８、環状油路１９及び油路２１を通ってシリンダ下室２Ｂへ流れる。

このとき、伸び側減衰力調整機構３０では、メインバルブ３８の開弁前（ピストン速度低速域）には、固定オリフィス４０及びポート４１の流路面積によってオリフィス特性の減衰力が発生し、シリンダ上室２Ａ側の圧力がメインバルブ３８の開弁圧力に達すると（ピストン速度高速域）、メインバルブ３８が開弁して油液が伸び側油路３７からリザーバポート２６へ直接流れ、その開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、比例ソレノイドアクチュエータ３２のコイル５３へ通電してスプール４４を移動させ、ポート４１の流路面積を調整することにより、オリフィス特性を直接調整すると共に、ポート４１の上流側の背圧室３９の圧力を変化させることができ、メインバルブ３８の開弁圧力(バルブ特性)を調整することができる。

ピストンロッド６の縮み行程時には、ピストン５の移動によってシリンダ下室２Ｂ側の油液が加圧され、油路２１、環状油路１９、接続管２８を通って減衰力調整機構２２のシリンダ下室ポート２５へ流入し、縮み側減衰力調整機構３１を通ってリザーバポート２６へ流れ、更に、接続管２９を通ってリザーバ４へ流入して、縮み側減衰力調整機構３１によって減衰力が発生する。また、リザーバ４側の油液が接続管２９、固定部材３６の油路４３、スリーブ３３のポート４２、スプール４４の径方向ポート６１、軸方向ポート５９及び径方向ポート６０を通り、縮み側逆止弁５７を開き、更に、シリンダ上室ポート２４、接続管２７、環状油路１８及び油路２０を通ってシリンダ上室２Ａへ流れる。

このとき、縮み側減衰力調整機構３１では、メインバルブ４８の開弁前（ピストン速度低速域）には、固定オリフィス５０及びポート５１の流路面積によってオリフィス特性の減衰力が発生し、シリンダ下室２Ｂ側の圧力がメインバルブ４８の開弁圧力に達すると（ピストン速度高速域）、メインバルブ４８が開弁して、その開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、比例ソレノイドアクチュエータ３２のコイル５３へ通電してスプール４４を移動させ、ポート５１の流路面積を調整することにより、オリフィス特性を直接調整すると共に、ポート５１の上流側の背圧室４９の圧力を変化させることができ、メインバルブ４８の開弁圧力(バルブ特性)を調整することができる。

ここで、伸び側減衰力調整機構３０のポート４１及び縮み側減衰力調整機構３１のポート５１の流路面積は、スプール４４の移動によって、一方が小さくなると他方が大きくなり、一方が大きくなると他方が小さくなるように設定されているので、比例ソレノイドアクチュエータ３２によってスプール４４を移動させることにより、伸び側および縮み側の減衰力を同時に調整することができ、伸び側および縮み側の減衰力を一方がハードのとき他方をソフトに、また、一方がソフトのとき他方をハードに調整することができ、いわゆるセミアクティブダンパ制御に適した反転特性の減衰力を得ることができる。

上述のピストンロッド６の伸び行程時には、伸び側逆止弁６２が開くことにより、油液がリザーバ４からシリンダ下室２Ｂへ殆ど抵抗なく流れるので、シリンダ下室２Ｂはリザーバ４のガスの圧力によって充分に加圧されている。その結果、ピストンロッド６のストロークが伸び行程から縮み行程へ切換ったとき、シリンダ下室２Ｂの圧力が即座に上昇するので、縮み側の減衰力を迅速に立ち上げることができ、減衰力の応答遅れを防止することができる。

同様に、ピストンロッド６の縮み行程時には、縮み側逆止弁５７が開くことにより、油液がリザーバ４からシリンダ上室２Ａへ殆ど抵抗なく流れるので、シリンダ上室２Ａはリザーバ４のガスの圧力によって充分に加圧されている。その結果、ピストンロッド６のストロークが縮み行程から伸び行程へ切換ったとき、シリンダ上室２Ａの圧力が即座に上昇するので、伸び側の減衰力を迅速に立ち上げることができ、減衰力の応答遅れを防止することができる。

なお、上記実施形態では、一例としてリザーバ４を外筒３とシリンダ２との間に形成した場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、リザーバを他の場所に配置してもよい。この場合、リザーバは、油液とガスとをフリーピストン、ブラダ等によって隔離したものとすることもでき、あるいは、ガスを封入せず、油液の隔壁をばね等の付勢手段によって付勢して加圧するものとしてもよい。また、減衰力調整機構をピストン部に設け、リザーバをピストンロッドの内部に配置し、又は、ピストンロッドの内部を介してリザーバを接続する構造とすることもできる。

本発明の一実施形態に係る減衰力調整式油圧緩衝器の縦断面図である。図１に示す減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力調整機構を拡大して示すたて断面図である。図１に示す油圧緩衝器の油圧回路図である。

符号の説明

１減衰力調整式油圧緩衝器、２シリンダ、４リザーバ、５ピストン、６ピストンロッド、３０伸び側減衰力調整機構、３１縮み側減衰力調整機構、５７縮み側逆止弁（第２逆止弁）、６２伸び側逆止弁（第１逆止弁）

Claims

油液が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動可能に嵌装されて該シリンダ内を第１シリンダ室と第２シリンダ室との２室に画成するピストンと、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、油液が封入されたリザーバと、前記第１シリンダ室と前記リザーバとを接続し前記第１シリンダ室から前記リザーバへの油液の流れを制御して減衰力を発生させると共にその減衰力を調整可能とした第１減衰力調整機構と、前記第２シリンダ室と前記リザーバとを接続し前記第２シリンダ室から前記リザーバへの油液の流れを制御して減衰力を発生させると共にその減衰力を調整可能とした第２減衰力調整機構と、前記第２減衰力調整機構をバイパスして前記リザーバから前記第２シリンダ室への油液の流れのみを許容する第１逆止弁と、前記第１減衰力調整機構をバイパスして前記リザーバから前記第１シリンダ室への油液の流れのみを許容する第２逆止弁とを備えていることを特徴とする減衰力調整式油圧緩衝器。
前記第１減衰力調整機構及び前記第２減衰力調整機構は、油液の流れを制御するメインバルブに背圧を作用させて、該背圧を調整することによって前記メインバルブの開弁圧力を調整するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の減衰力調整式油圧緩衝器。