JP2008025665A - 油圧緩衝器における内部シール構造 - Google Patents

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寛洋 野口
Nobumichi Hanawa
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Abstract

【課題】 原理的に提案されているセルフポンピング型の油圧緩衝器を具現化するとき、ポンプ機構部分に作動油のいたずらな漏れを誘発させないようにする。
【解決手段】 シリンダ11内にポンプ機構を有すると共にポンプ機構がシリンダ11側に連設されるポンプロッド15とこのポンプロッド15を出没可能に挿通させるピストンロッド12とを有してなるセルフポンピング型の油圧緩衝器にあって、ポンプロッド15の軸芯部に開穿の通路15aに連通するレベリングポート15cがポンプロッド15とピストンロッド12との間に出現する摺動隙間Sを介してシリンダ11内のピストン側室R2に連通することをピストン13に減衰バルブ13a,13bを定着させるピストンナット20に保持されたシール部材30によって阻止する。
【選択図】 図2

Description

この発明は、油圧緩衝器における内部シール構造に関し、特に、セルフポンピング型の油圧緩衝器におけるシリンダ内のポンプ機構部分への具現化に向く内部シール構造に関する。
車両に搭載されて車体を支えながら路面振動を吸収する油圧緩衝器であって、その伸縮作動で自らを伸縮させて車両における車高を適正な高さに維持するセルフポンピング型と称される油圧緩衝器については、これまでに種々の提案がある。
その中で、たとえば、特許文献1には、収縮状態にある油圧緩衝器が伸縮作動することで、すなわち、緩衝器本体を構成するシリンダ内に設けられているポンプ機構がポンピング動作することで自身たる緩衝器本体が徐々に伸長して、車両における車高を設定の高さにすると共に、車高が設定の高さになった以降は、いわゆるリリーフ作動して、自身たる緩衝器本体のそれ以上の伸長作動を阻止して設定の車高を維持するとする提案が原理的に開示されている。
そして、この特許文献1には、緩衝器本体が自身を伸縮させるとき、すなわち、ポンプ機構をポンピング動作させるとき、車両の車高が設定の高さに到るまでは、ポンプ機構におけるいわゆるレベリングポートを閉鎖させているが、車両の車高が設定の高さに到るとレベリングポートを開放させるとする提案が開示されている。
それゆえ、この特許文献1に開示の提案にあっては、レベリングポートの開閉が適正に制御されることで、車両の車高が設定の高さとされることになり、また、その高さの維持が可能とされることになる。
特開2001‐182771公報(明細書中の段落0027、同0030、同0033、同0035、同0037、同0040、同0042、同0044〜同0054、図1)
しかしながら、上記した特許文献1などに開示されるセルフポンピング型の油圧緩衝器についての提案にあっては、原理的には、問題はないが、これを図1に示すように具体化するとき、些か問題があると指摘される可能性がある。
すなわち、図1に示す油圧緩衝器にあって、図中に部分的に拡大して示す図にもあるように、レベリングポート15cは、一端たる内側端がポンプロッド15の軸芯部に開穿の通路15aに連通しながら他端たる外側端がポンプロッド15の外周に摺接する筒状スペーサ部材16によって開閉可能とされてなるとしている。
このとき、ポンプ機構は、緩衝器本体1を構成するシリンダ11内に出没可能に挿通されるピストンロッド12をポンプハウジングに擬制してこのピストンロッド12の軸芯部に開穿された穴をポンプ室Pに設定すると共に、このポンプ室Pに、すなわち、ピストンロッド12の穴内に言わばシリンダ11側に固定状態に保持されたポンプロッド15を出没可能に挿通させてなるとしている。
そして、ポンプロッド15は、軸芯部に通路15aを有してなる一方で、ピストンロッド12の穴内に没入するとき、ポンプ室Pにある作動油のチェック弁15bを介しての通路15aへの流入を許容するとしている。
そしてまた、この通路15aに流入した作動油は、懸架バネ2を伸縮させる油圧機構3における圧力室Rに流入することで、この圧力室Rを膨張させ、環状シリンダ体31内から環状ピストン体32を突出させるようにして懸架バネ2を押し縮めるとしている。
その結果、この押し縮められた懸架バネ2は、そのバネ力によってシリンダ11内からピストンロッド12を突出させるように、すなわち、緩衝器本体1を伸長させるようになり、このことから、緩衝器本体1が車両における車高を高くすることになるとしている。
そして、油圧機構3への作動油の供給が継続されることで、シリンダ11内からピストンロッド12が大きく突出する状態になると、ピストンロッド12の穴内からポンプロッド15が大きく抜け出るようになり、このとき、レベリングポート15cの他端たる外側端が筒状スペーサ16による閉塞状態を解除されて、シリンダ11内のピストン側室R2に開口することになり、その結果、ポンプ室Pからの作動油が直接ピストン側室R2に流入するようになり、したがって、油圧機構3への作動油の供給が停止されて、緩衝器本体1の伸長が停止されるとしている。
それゆえ、この種のセルフポンピング型の油圧緩衝器、すなわち、図1に示す油圧緩衝器にあって、レベリングポート15cは、筒状スペーサ16による閉鎖状態が解除されるとき以外には、シリンダ11内のピストン側室R2に連通することが確実に阻止される状態に維持されることが肝要になる。
にも拘わらず、図1中に部分的に拡大して示す図にあるように、レベリングポート15cを開口させるポンプロッド15の外周とレベリングポート15cの開口が対向する筒状スペーサ16の内周との間には、いわゆる摺動隙間Sが出現するとしており、したがって、通路15a内の作動油がこの摺動隙間Sを介してピストン側室R2に漏出することを避け得ないことになる。
そして、このことは、前記した油圧機構3における圧力室Rからの作動油のいわゆる逆流をも許容することになり、したがって、車両における車高を所期の通りに制御することを不能にする不具合に繋がることになる。
この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、原理的に提案されているセルフポンピング型の油圧緩衝器を具現化するとき、ポンプ機構部分に作動油のいたずらな漏れを誘発させずして、車両における車高を所期の通りに制御し得るようにして、これを具現化する油圧緩衝器の汎用性の向上を期待するのに最適となる油圧緩衝器における内部シール構造を提供することである。
上記した目的を達成するために、この発明による油圧緩衝器における内部シール構造の構成を、基本的には、減衰バルブを有しながらシリンダ内に摺動可能に収装されてシリンダ内にロッド側室とピストン側室とを画成するピストンがシリンダ内に出没可能に挿通されるピストンロッドに保持され、このピストンロッドが軸芯部に穴を有すると共にこのピストンロッドの穴内にポンプロッドが出没可能に挿通されてポンプ室が画成され、ポンプロッドがピストンロッドの穴内に没入するときにポンプ室の作動油をポンプロッドに配設のチェック弁を介してポンプロッドの軸芯部に形成の通路に流入させ、ポンプロッドがピストンロッドの穴内から抜け出るときにポンプロッドの軸芯部に形成の通路のレベリングポートを介してのシリンダ内のピストン側室への連通を可能にしてなる油圧緩衝器にあって、ポンプロッドとこのポンプロッドを出没可能に挿通させるピストンロッドとの間に出現する摺動隙間のピストン側室への連通がピストンに減衰バルブを定着させるピストンナットに保持されたシール部材によって遮断されてなるとする。
それゆえ、この発明にあっては、ポンプロッドとこのポンプロッドを出没可能に挿通させるピストンロッドとの間に出現する摺動隙間のピストン側室への連通がピストンに減衰バルブを定着させるピストンナットに保持されたシール部材によって遮断されてなるとするから、ポンプロッドがピストンロッドに形成の穴内に没入されていて、したがって、ポンプロッドに形成されてこのポンプロッドの軸芯部に形成の通路に連通するレベリングポートが上記の摺動隙間に連通するとしても、このレベリングポートがその開口をシリンダ内のピストン側室に露呈させない限りにおいて、このレベリングポートが実質的に連通するポンプ室をピストン側室に連通させないようにすることが可能になる。
その結果、この発明によれば、ポンプ室の作動油がいたずらにシリンダ内のピストン側室に流出することがなく、すなわち、レベリングポートの開閉が適正に制御され、したがって、車両の車高を設定の高さにし得ると共に、その高さの維持を可能にし得ることになる。
以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明による油圧緩衝器における内部シール構造を説明するが、この発明を具現化する油圧緩衝器は、セルフポンピング型に形成されてなるとしており、そこで、このセルフポンピング型の油圧緩衝器の構成について、少し説明する。
すなわち、前記した図1を借りて説明すると、このセルフポンピング型の油圧緩衝器は、緩衝器本体1を伸長方向に附勢する懸架バネ2を伸縮させる油圧機構3を有してなるとしている。
そして、この油圧緩衝器にあって、緩衝器本体1は、後述するようにその伸縮作動時に伸側および圧側の各減衰力を発生するように形成されてなるとし、このとき、緩衝器本体1内が図中に符号4でのみ示す緩衝器本体1の外部に配設のいわゆるリザーバに連通してなるとしている。
ちなみに、リザーバ4が緩衝器本体1の外部に配設されることで、リザーバを緩衝器本体1内に設ける場合に比較して、緩衝器本体1における伸縮ストロークを大きく採れることになる。
ところで、緩衝器本体1は、シリンダ11内にピストンロッド12が出没可能に挿通されてなると共に、シリンダ11に対してピストンロッド12が出没する伸縮時におけるポンプ機構のポンピング動作で油圧機構3における圧力室Rに作動油を供給し得るように形成されてなるとしている。
このとき、図示するところでは、緩衝器本体1にあって、シリンダ11が車両における車体側に連結される車体側部材に設定され、ピストンロッド12が車両における車輪側に連結される車輪側部材に設定されている。
そして、この緩衝器本体1にあっては、シリンダ11内に出没可能に挿通されるピストンロッド12の図中で右端部となる先端部12aに保持されるピストン13がシリンダ11内に摺動可能に収装されていて、このシリンダ11内にロッド側室R1とピストン側室R2とを区画するとしている。
そしてまた、この緩衝器本体1にあって、ピストン側室R2は、シリンダ11の図中で右端となる開口端を閉塞する言わばボトム部材14に開穿の通路14aを介して前記したリザーバ4に連通するとし、また、同じくボトム部材14に開穿の通路14bを介して前記した油圧機構3の圧力室Rに連通するとしている。
一方、ピストン13は、ロッド側室R1のピストン側室R2への連通を許容する圧側チェック弁を兼ねる伸側減衰バルブ13aと、ピストン側室R2のロッド側室R1への連通を許容する伸側チェック弁を兼ねる圧側減衰バルブ13bとを有している。
それゆえ、この緩衝器本体1にあっては、ピストンロッド12がシリンダ11に対して出没するときに、各減衰バルブ13a,13bによって所定の伸側および圧側の各減衰力が発生されることになる。
なお、緩衝器本体1の伸縮作動時にピストン側室R2において不足する作動油についてはリザーバ4から補給され、また、ピストン側室R2において余剰となる作動油についてはリザーバ4に流出される。
つぎに、懸架バネ2は、緩衝器本体1を伸長方向に、すなわち、シリンダ11内からピストンロッド12を突出させる方向に附勢するように設定されているもので、図示するところでは、図示されない他端がピストンロッド12の同じく図示なれない基端部にバネ受などを介して係止される一方で、図中で右端となる一端が油圧機構3に担持されるとしている。
それゆえ、この懸架バネ2にあっては、これが強制的に押し縮められることになるとき、附勢力をいわゆる大きくして緩衝器本体1を伸長方向に附勢することになり、また、この押し縮めが解除されるとき、附勢力をいわゆる小さくして緩衝器本体1の収縮を許容することになる。
ところで、油圧機構3は、緩衝器本体1の外周に配設されていて、シリンダ11内からの圧力室Rへの作動油の供給時に伸長して懸架バネ2を押し縮めると共に、圧力室Rに供給された作動油をシリンダ11内に戻すときに収縮して懸架バネ2を旧状に復帰させる、すなわち、伸長させるとしている。
そして、この油圧機構3は、シリンダ11の言わばボトム端部側に保持される環状シリンダ体31と、この環状シリンダ体31の内周側に収装される環状ピストン体32とを有してなり、この環状ピストン体32が環状シリンダ体31の内周側に圧力室Rを画成するとしている。
そしてまた、環状ピストン体32が前記した懸架バネ2の一端を担持するバネ受を兼ねるとしており、したがって、圧力室Rが膨縮することで、懸架バネ2が伸縮されることになる。
なお、この油圧機構3にあっては、環状ピストン体32が環状シリンダ体31内から大きいストロークで突出することになると、圧力室Rがシリンダ11に開穿の連通孔11aなどからなる圧力解放ポートを介してシリンダ11内に連通して作動油をシリンダ11内に戻し、環状シリンダ体31内からの環状ピストン32の抜け出しを阻止するとしている。
一方、上記した油圧機構3における圧力室Rへの油圧の給排は、前記したように、緩衝器本体1における、すなわち、シリンダ11内のポンプ機構におけるポンピング作動で具現化されるとしているが、このポンプ機構は、以下のように構成されている。
すなわち、ポンプ機構は、シリンダ11内の軸芯部に配設されるポンプロッド15と、このポンプロッド15を出没可能に挿入させるポンプハウジングとされるピストンロッド12とを有してなり、このピストンロッド12の軸芯部に開穿の穴へのポンプロッド15の挿入でポンプ室Pが画成されるとしている。
このとき、ポンプロッド15は、言わば基端部を前記したボトム部材14に固定状態に保持させながら言わば先端側を上記のピストンロッド12の軸芯部に開穿の穴内に出没可能に挿通させてなるとしている。
そして、このポンプロッド15は、軸芯部に通路15aを有してなるとしており、この通路15aを前記したように上記のボトム部材14に開穿の通路14bを介して油圧機構3における圧力室Rに連通させるとしている。
一方、ポンプハウジングたるピストンロッド12は、シリンダ11内のロッド側室R1をポンプ室Pに連通させる連通孔12bを有しいて、チェック弁12c介してであるが、図中に矢印aで示す作動油の流れ、すなわち、ロッド側室R1からの作動油のポンプ室Pへの流入を許容している。
そして、ポンプ室Pには、ポンプロッド15の軸芯部に開穿の通路15aが開口しており、したがって、ポンプ室Pからの油は、チェック弁15bを介してであるが、通路15aに流入し得ることになる。
ところで、ポンプロッド15にはレベリングポート15cが開穿されていて、このレベリングポート15cは、一端たる内側端がポンプロッド15の軸芯部に開穿の通路15aに連通しながら他端たる外側端がポンプロッド15の外周に摺接する筒状スペーサ部材16によって開閉可能とされてなるとしている。
このとき、筒状スペーサ部材16は、前記した矢印aで示す作動油の流れ、すなわち、ロッド側室R1からの作動油のポンプ室Pへの流入を許容する流路を形成するためにピストンロッド12の先端部12aの内周に配設されている。
それゆえ、上記した矢印aで示す作動油の流れを保障し得る限りには、この筒状スペーサ部材16の配設が省略されても良く、そして、この筒状スペーサ部材16の配設が省略されてレベリングポート15の外側端がピストンロッド12によって開閉可能とされることは、前記した特許文献1に原理的に開示されているところでもある。
したがって、ポンプロッド15がピストンロッド12の穴内に言わば大きく没入されて緩衝器本体1が収縮傾向になるときには、上記のレベリングポート15がこの筒状スペーサ部材16で閉塞される状態におかれることになる。
そして、ポンプロッド15がピストンロッド12の穴内から大きく突出して緩衝器本体1が伸長傾向になるときには、レベリングポート15にあって、筒状スペーサ部材16によるで閉塞状態が解除されて、シリンダ体11内のピストン側室R2に開口することになる。
ところで、レベリングポート15cの外側端が筒状スペーサ部材16によって閉塞された状態におかれるとき、前記したように、すなわち、図1中に部分的に拡大した図にある通り、ポンプロッド15の外周と筒状スペーサ16の内周との間に摺動隙間Sが出現するとしており、したがって、通路15a内の作動油がレベリングポート15cおよび摺動隙間Sを介してピストン側室R2に漏出することになる。
そこで、この発明にあっては、図2、図3および図4に示すように、ポンプロッド15とピストンロッド12との間に出現する摺動隙間S(図1参照)がピストン側室R2に連通することをピストン13に減衰バルブ13a,13bを定着させるピストンナット20に保持されたシール部材30によって阻止する、すなわち、この発明による内部シール構造を提案するとしている。
このとき、上記の摺動隙間Sがピストン側室R2に連通することを阻止するシール部材が、たとえば、筒状部材16の内周に保持されてなるとしても、理論的には良いと言い得るが、事実上、筒状部材16の内周にシール部材を保持させるのは至難であり、実現可能性が低いと言い得る。
然りとすれば、ピストンナット20にはシール部材30を保持させるいわゆる余裕があり、したがって、図示するように、ピストンナット20にシール部材30を保持させて、上記した摺動隙間Sのピストン側室R2への連通を阻止するのが効果的と言い得ることになる。
そして、この発明による内部シール構造にあって、ピストンナット20にシール部材30を保持させるについては、言わばピストンナット20における改変で足りることになり、ピストン13や減衰バルブ13a,13b部分などに設計変更を招来させない点で有利となる。
一方、図2および図3に示す実施形態にあって、ピストンナット20は、袋ナット状に形成される本体部21と、この本体部21に螺着されるキャップ部22とからなるとしており、シール部材30の配在を容易にするように配慮している。
すなわち、図2に示す実施形態では、シール部材30は、キャップ部22の内周に保持されながらポンプロッド15の外周に摺接するとしており、本体部21に螺着される前のキャップ部22にシール部材30を配設すれば、言わば簡単にシール部材30をピストンナット20に保持させることが可能になる。
そして、図3に示す実施形態では、シール部材30は、本体部21の頂部たる袋部21aの内周に保持されてキャップ部22の螺着で定着されてポンプロッド15の外周に摺接するとしており、本体部21にキャップ部22を螺着する前に本体部21にシール部材30を配設すれば、言わば簡単にシール部材30をピストンナット20に保持させることが可能になる。
以上からすると、図4に示す実施形態では、シール部材30が袋ナット状に形成されたピストンナット20の頂部たる袋部20aの内周側に直接保持されてなるとするので、図2および図3に示す実施形態に比較して、いわゆる部品点数を少なくでできるが、シール部材30をピストンナット20の内周側に収装するのが概ね容易でないとされる不利がある。
ただ、この発明が意図するところからすれば、ピストンナット20がシール部材30を有して、レベリングポート15cが連通する摺動隙間Sを直接ピストン側室R2連通させないようにする限りには、ポンプ機構における正常なポンピング動作が可能になり、所望の車高調整を可能にすることになる点では問題がないことになる。
それゆえ、以上のように形成される内部シール構造を有するポンプ機構にあっては、この油圧緩衝器を搭載する車両において、乗員が増えたり、積荷があったりで、緩衝器本体1において、適正状態を大きく超えた状態でピストンロッド12がシリンダ11内に没入された状態になると、以下のようにして、油圧機構3における圧力室Rへの作動油の供給が実現されて、緩衝器本体1が伸長されることになる。
すなわち、緩衝器本体1が伸長作動すると、ピストンロッド12内からポンプロッド15が抜け出る方向に移動することになり、このとき、前記した矢印aで示す作動油の流れでロッド側室R1からの作動油が拡大するポンプ室Pに流入することになる。
そして、この状態から、緩衝器本体1が反転して収縮作動すると、ポンプロッド15がピストンロッド12の穴内に没入するようになり、ポンプ室Pの作動油がチェック弁15bを介してポンプロッド15内の通路15aに流入し、この通路15aに流入した作動油が通路14bを介して油圧機構3の圧力室Rに流入することになる。
その結果、油圧機構3においては、圧力室Rが膨張して環状ピストン体32が環状シリンダ体31内から突出し、懸架バネ2を押し縮めることになり、このときに、懸架バネ2が車両の車体側の荷重にバランスするまで伸長する、すなわち、ピストンロッド12をシリンダ11内から突出させて、車両における車高を高くすることになる。
ちなみに、懸架バネ2が押し縮められるときに、ピストンロッド12がシリンダ11内から抜け出ない場合には、緩衝器本体1におけるいわゆるロッド反力が上昇することになる。
一方、上記のようにして、緩衝器本体1が伸長作動を継続すると、ポンプロッド15がピストンロッド12内から言わば大きく抜け出る態勢になり、このとき、ポンプロッド16に開穿されているレベリングポート15cがシリンダ11内のピストン側室R2に開口することになる。
その結果、ロッド側室R1からポンプ室Pに流入した作動油は、油圧機構3に供給されずしてピストン側室R2に流入されることになり、車両における車高のそれ以上の上昇が停止されることになる。
そして、このときには、油圧機構3の圧力室Rにおける作動油もいわゆる圧力バランスするまでシリンダ11内のピストン側室R2に流入することになり、車両の車高がいわゆる高い状態に維持されることになる。
そしてまた、懸架バネ2が押し縮められた状態から、車両において、乗員が降車したり積荷を下ろしたり、あるいは、空車状態になったりする場合には、車体荷重が少なくなることから、緩衝器本体1が伸長することになる。
このとき、シリンダ11内からピストンロッド12が抜け出すことになり、したがって、ポンプロッド15がピストンロッド12内から抜け出ることになり、それゆえ、レベリングポート15cがシリンダ11内のピストン側室R2に開口し、油圧機構3における圧力室Rの作動油がピストン側室R2に流入し、懸架バネ2を旧状に復帰させて緩衝器本体1におけるいわゆるバネ反力を小さくして緩衝器本体1の収縮、すなわち、車両の車高を低くすることになる。
そして、長時間駐車などで車高が低くなり過ぎた場合には、上記したところに戻って、車両の車高が高く調整されることになる。
この発明において従来例とする油圧緩衝器を一部破断して示す部分断面正面図である。 この発明の一実施形態による油圧緩衝器の要部を示す部分断面図である。 この発明の他の実施形態における要部のみを示す部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態における要部のみを図3と同様に示す図である。
符号の説明
11 シリンダ
12 ピストンロッド
13 ピストン
13a 伸側減衰バルブ
13b 圧側減衰バルブ
15 ポンプロッド
15a 通路
15b チェック弁
15c レベリングポート
20 ピストンナット
20a,21a 袋部
21 本体部
22 キャップ部
30 シール部材
P ポンプ室
R1 ロッド側室
R2 ピストン側室

Claims (3)

  1. 減衰バルブを有しながらシリンダ内に摺動可能に収装されてシリンダ内にロッド側室とピストン側室とを画成するピストンがシリンダ内に出没可能に挿通されるピストンロッドに保持され、このピストンロッドが軸芯部に穴を有すると共にこのピストンロッドの穴内にポンプロッドが出没可能に挿通されてポンプ室が画成され、ポンプロッドがピストンロッドの穴内に没入するときにポンプ室の作動油をポンプロッドに配設のチェック弁を介してポンプロッドの軸芯部に形成の通路に流入させ、ポンプロッドがピストンロッドの穴内から抜け出るときにポンプロッドの軸芯部に形成の通路のレベリングポートを介してのシリンダ内のピストン側室への連通を可能にしてなる油圧緩衝器にあって、ポンプロッドとこのポンプロッドを出没可能に挿通させるピストンロッドとの間に出現する摺動隙間のピストン側室への連通がピストンに減衰バルブを定着させるピストンナットに保持されたシール部材によって遮断されてなることを特徴とする油圧緩衝器における内部シール構造。
  2. ピストンナットが袋ナット状に形成されると共に袋部の内周に保持されたシール部材をポンプロッドの外周に摺接させてなる請求項1に記載の油圧緩衝器における内部シール構造。
  3. ピストンナットが減衰バルブをピストンに定着させる袋ナット状に形成の本体部とこの本体部に螺着されるキャップ部とからなり、シール部材が本体部における袋部の内周に保持されながらポンプロッドの外周に摺接し、あるいは、キャップ部の内周に保持されながらポンプロッドの外周に摺接してなる請求項1に記載の油圧緩衝器における内部シール構造。
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CN114810902A (zh) * 2022-03-11 2022-07-29 西北工业大学 一种可伸缩飞行器起落架缓冲器

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