JP2008138740A - 油圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】メインバルブの開弁圧力を制御するパイロット室を有する油圧緩衝器において、安定した減衰力特性を得られるようにする。
【解決手段】シリンダ内のピストンの摺動によって伸び側油路２３に生じる油液の流動をメインバルブ２７によって制御して減衰力を発生し、油液の一部をパイロット室２８に導入してメインバルブ２７の開弁圧力を制御する。シールディスク４０のシール部材４１をパイロットケース３９の円筒部３９Ａに摺動可能かつ液密的に嵌合してパイロット室２８をシールする。円筒部３９Ａの内周面をテーパ面３９Ｃとすることにより、メインバルブ２７が閉弁したとき、シール部材４１の弾性によってシール部材４１にテーパ面３９Ｃに沿った方向の復元力が作用するので、シール部材４１のテーパ面３９Ｃとの間の摩擦による変形を解消することができ、安定した減衰力特性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、減衰力を発生させるメインバルブの開弁圧力を制御するパイロット室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を連結したピストンを摺動可能に嵌装し、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オリフィス特性の減衰力を発生させ、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、バルブ特性の減衰力を発生させる。

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く、ピストン速度の低速域において小さい減衰力を得ようとすると、高速域の減衰力が不足し、高速域において、大きい減衰力を得ようとすると、低速域の減衰力が過大となってしまうという問題がある。

そこで、例えば特許文献１に示されるように、ディスクバルブの背面側にパイロット室（背圧室）を設け、油液の一部をパイロット室に導入し、パイロット室の圧力（背圧）をディスクバルブに対して閉弁方向に作用させて、ディスクバルブの開弁圧力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ようにした油圧緩衝器が提案されている。
特開２００６−３８０９７号公報

特許文献１に記載の油圧緩衝器では、例えば図６に示すように、パイロットケース３９の円筒部３９Ａの内周面に、メインバルブ２７（ディスクバルブ）に積層されたシールディスク４０の背面側に固着した弾性シール部材４１を液密的に摺動嵌合させてパイロット室２８を形成している。そして、メインバルブ２７の開閉にともなってシール部材４１がパイロットケース３９の円筒部３９Ａの内周面を摺動し、メインバルブ２７は、その弾性力及びパイロット室２８の圧力によって原位置に復帰する。このとき、シール部材４１は、その弾性によって原位置（図６中実線参照）に復帰しようとするが、シール部材４１とパイロットケース３９との間に生じる摩擦力によって僅かに変形が残った状態となる（図６中の仮想線４１Ａ、４１Ｂ参照）。このため、シール部材４１のパイロットケース３９に対する摺動抵抗及びメインバルブ２７の開弁圧力が変動することになり、減衰力特性が不安定になる。

そこで、上記特許文献１に記載された油圧緩衝器では、シール部材４１の摺動部に複数の環状突起を設けて多段シールを形成することにより、シール性を高めると共に摩擦力を低減して、減衰力特性の安定化を図っている。このように、パイロット室を備えた油圧緩衝器において、シール部材の摩擦によるディスクバルブの開弁特性への影響を低減して安定した減衰力特性を得ることが望まれている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、パイロット室をシールするシール部材の摩擦によるディスクバルブの開弁特性への影響を低減して安定した減衰力特性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圧力を作用させるパイロット室とを備え、前記油液の流れの一部を前記パイロット室に導入して前記パイロット室の圧力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、
前記メインバルブの背面側外周部に環状のシール部材を設け、該シール部材を円筒状のパイロットケースに摺動可能かつ液密的に嵌合して前記パイロット室を形成し、前記パイロットケースの内周面をテーパ面とし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、前記テーパ面は、前記メインバルブ側に向かって拡径してい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の構成において、前記テーパは、前記メインバルブ側に向かって縮径し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１の構成において、前記テーパ面は、軸方向中間部から両端側へ向かって縮径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、ピストンロッドのストロークに対して、ピストンの摺動によって生じる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、このとき、パイロット室の圧力によってメインバルブの開弁を制御する。パイロットケースの内周面をテーパ面としたことにより、メインバルブが閉弁したとき、シール部材の弾性によってシール部材にテーパ面に沿った方向の復元力が作用して、シール部材のテーパ面との間の摩擦による変形を解消するので、シール部材の変形によるメインバルブの開弁特性のばらつきを軽減して安定した減衰力特性を得ることができる。
請求項２の発明に係る油圧緩衝器によれば、シール部材にはメインバルブ側へ向かう方向の復元力が作用する。
請求項３の発明に係る油圧緩衝器によれば、シール部材にはメインバルブ側とは反対方向の復元力が作用する。
請求項４の発明に係る油圧緩衝器によれば、シール部材にはテーパ面の軸方向中間部へ向かう方向の復元力が作用する。

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、油液が封入されたシリンダ２の外周部に外筒３を設けた二重筒構造となっており、シリンダ２と外筒３との間に環状油路４が形成されている。シリンダ２の下端部には、ガス室ユニット５が接続されており、ガス室６内に封入された高圧ガスによって、フリーピストン７を介して、シリンダ２内の油液が常時加圧されている。シリンダ２、外筒３及びガス室ユニット５を備えた油圧緩衝器本体の側部には減衰力発生機構８が取付けられている。

シリンダ２内には、ピストン９が摺動可能に嵌装され、このピストン９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９には、ピストンロッド１０の一端部がナット１１によって連結されており、ピストンロッド１０の他端側は、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１２及びオイルシール１３に挿通されてシリンダ２の外部へ延出されている。

ピストン９には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通させる伸び側油路１４及び縮み側油路１５が設けられている。伸び側油路１４には、シリンダ上室２Ａ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２Ｂへリリーフする常閉のリリーフ弁１６（ディスクバルブ）が設けられ、また、縮み側油路１５には、シリンダ下室２Ｂ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２Ａへリリーフする常閉のリリーフ弁１７（ディスクバルブ）が設けられている。

減衰力発生機構８は、有底円筒状のケース１８内にバルブ部材１９が嵌合、固定され、このバルブ部材１９によって、ケース１８内が上室１８Ａ及び下室１８Ｂの２室に画成されている。上室１８Ａは、ケース１８の側壁に設けられた油路２０、環状油路４及びシリンダ２の上端部側壁に設けられた油路２１を介してシリンダ上室２Ａに連通されている。下室１８Ｂは、ケース１８の側壁に設けられた油路２２を介してシリンダ下室２Ｂに連通されている。バルブ部材１９には、上室１８Ａと下室１８Ｂとを連通させるための伸び側油路２３及び縮み側油路２４が設けられており、伸び側油路２３には、伸び側減衰力発生機構２５が設けられ、縮み側油路２４には、縮み側減衰力発生機構２６が設けられている。

伸び側減衰力発生機構２５と縮み側減衰力発生機構２６とは、同様の構造であるから、以下、伸び側減衰力発生機構２５を例にとって図１を参照して説明し、縮み側減衰力発生機構２６の詳しい説明は省略する。

図１に示すように、伸び側減衰力発生機構２５は、伸び側油路２３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２７（ディスクバルブ）と、メインバルブ２７の背面側に設けられ、その圧力をメインバルブ２７の閉弁方向に作用させるパイロット室２８とを備えている。パイロット室２８は、オリフィス油路２９及びポート３１を介して上流側の伸び側油路２３に連通されており、また、スプール弁３０の環状溝３０ａは、ポート３１と３２とを連通し、逆止弁３３を介して、下流側の下室１８Ｂにパイロット室２８を連通するようにしている。

そして、ソレノイドアクチュエータ３４（図２参照）によってスプール弁３０を移動させ、ポート３１、３２間の流路面積を変化させることにより、上下室１８Ａ、１８Ｂ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２８の圧力を調整してメインバルブ２７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２６は、上述の伸び側減衰力発生機構２５と同様、スプール弁３０の環状溝３０ａの重複具合によってポート３５、３６間の流路面積を変化させることにより、上下室１８Ａ、１８Ｂ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３７の圧力を調整して、縮み側油路２４の圧力を受けて開弁するメインバルブ３８の開弁圧力を制御するようになっている。

次に、パイロット室２８のシール構造について図１及び図３を参照して説明する。
図１及び図３に示すように、パイロット室２８は、バルブ部材１９に隣接して配置された略有底円筒状のパイロットケース３９と、メインバルブ２７の背面側に積層された可撓性のシールディスク４０によって形成されている。シールディスク４０の背面側外周部には、環状のシール部材４１が固着されている。シールディスク４０は、シール部材４１がパイロットケース３９の円筒部３９Ａの内周面に摺動可能かつ液密的に嵌合され、また、シールディスク４０の内周部が、パイロットケース３９の底部中央に突出された内側円筒部３９Ｂとバルブ部材１９との間で、メインバルブ２７と共にクランプされてパイロット室２８をシールしている。シール部材４１は、フッ素ゴム等の弾性を有するゴム、合成樹脂等とすることができ、シールディスク４０に接着又は焼付等によって固着されている。

パイロットケース３９の円筒部３９Ａの内周面は、底部側から開口部側（メインバルブ２７側）に向かって軸方向に対して傾斜角θで拡径するテーパ面３９Ｃを形成している。これにより、円筒部３９Ａに嵌合されたシール部材４１がその弾性力Ｆ０によってテーパ面３９Ｃに押圧されたとき、テーパ面３９Ｃに沿ってメインバルブ２７側へ向う方向の復元力Ｆ１（＝Ｆ０ｓｉｎθ）が生じるようになっている。そして、テーパー面３９Ｃの位置（代表寸法Ｄと傾斜角θ）は、復元力Ｆ１がシール部材４１とテーパ面３９Ｃとの間に生じる摩擦力Ｆ（＝μＦ０ｃｏｓθ：μは摩擦係数）よりも大きくなるように設定されている。

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１０の伸び行程時には、シリンダ２内のピストン９の摺動にともない、シリンダ上室２Ａ側の油液が油路２１、環状油路４及び油路２０を通って減衰力発生機構８の上室１８Ａへ流れ、上室１８Ａから伸び側油路２３を介して下室１８Ｂへ流れ、更に、下室１８Ａから油路２２を通ってシリンダ下室２Ｂへ流れて、伸び側減衰力発生機構２５によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド１０がシリンダ２から退出した分だけガス室６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２５では、ピストン速度の低速域においては、オリフィス油路２９及びスプール弁３０によって調整されるポート３１、３２間の流路面積により、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２７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３４によってスプール弁３０を移動させ、ポート３１、３２間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２８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２Ａの圧力が所定圧力に達すると、ピストン９のリリーフ弁１６が開弁し、シリンダ上室２Ａの圧力をシリンダ下室２Ｂへリリーフして、減衰力の過度の上昇を防止する。

ピストンロッド１０の縮み行程時には、シリンダ２内のピストン９の摺動にともない、シリンダ下室２Ｂ側の油液が油路２２を通って減衰力発生機構８の下室１８Ｂへ流れ、下室１８Ｂから縮み側油路２４等を介して上室１８Ａへ流れ、さらに、上室１８Ａから油路２０、環状油路４及び油路２１を通ってシリンダ上室２Ａへ流れて、縮み側減衰力発生機構２６によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド１０がシリンダ２内へ侵入した分だけガス室６内の高圧ガスが圧縮されてシリンダ２内の容積変化を補償する。

縮み側減衰力発生機構２６では、ピストン速度の低速域においては、オリフィス油路（図示せず）、スプール弁３０によって調整されるポート３５、３６間の流路面積により、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３８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３４によってスプール弁３０を移動させ、ポート３５、３６間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３７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２Ｂの圧力が所定圧力に達すると、ピストン９のリリーフ弁１７が開弁し、シリンダ下室２Ｂの圧力をシリンダ上室２Ａへリリーフして、減衰力の過度の上昇を防止する。

パイロットケース３９の円筒部３９Ａの内周面を傾斜角θのテーパ面３９Ｃとしたことにより、シール部材４１には、その弾性力によって、常時、テーパ面３９Ｃに沿ってメインバルブ２７側へ向う方向の復元力Ｆ１が作用する。そして、この復元力Ｆ１は、シール部材４１とテーパ面３９Ｃとの間に生じる摩擦力よりも大きいので、メインバルブ２７が閉弁したとき、シール部材４１は、摩擦力に勝って復元力Ｆ１により原位置に復帰される。このとき、復元力Ｆ１はシール部材４１とテーパ面３９Ｃとの接触面全域に生じるので、摩擦力によってシール部材４１の接触面に局所的な変形が生じた場合でも、復元力Ｆ１によって変形を解消することができる。

このようにして、メインバルブ２７の閉弁時には、摩擦力による変形を解消してシール部材４１を原位置に復帰させることができるので、シール部材４１の摺動抵抗及びメインバルブ２７の開弁特性のばらつきを抑えて安定した減衰力特性を得ることができる。

次に、本発明の他の実施形態について図４及び図５を参照して説明する。なお、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

本発明の第２実施形態では、図４に示すように、パイロットケース３９の円筒部３９Ａの内周面は、上記第１実施形態とは反対に底部側から開口部側（メインバルブ２７側）に向かって軸方向に対して傾斜角θ´で縮径するテーパ面３９Ｄを形成している。これにより、円筒部３９Ａに嵌合されたシール部材４１がその弾性力Ｆ０によってテーパ面３９Ｄに押圧されたとき、テーパ面３９Ｄに沿ってパイロットケース３９の底部側（メインバルブ２７とは反対方向）へ向う方向の復元力Ｆ１´（＝Ｆ０ｓｉｎθ´）が生じるようになっている。そして、傾斜角θ´は、復元力Ｆ１´がシール部材４１とテーパ面３９Ｄとの間に生じる摩擦力Ｆ（＝μＦ０ｃｏｓθ´ μは摩擦係数）よりも大きくなるように設定されている。

このように構成したことにより、シール部材４１には、その弾性力Ｆ０によって、常時、テーパ面３９Ｄに沿ってパイロットケース３９の底部へ向う方向の復元力Ｆ１´が作用する。そして、この復元力Ｆ１´は、シール部材４１とテーパ面３９Ｄとの間に生じる摩擦力よりも大きいので、メインバルブ２７が閉弁したとき、シール部材４１は、復元力Ｆ１´によって摩擦力による変形が解消されて原位置に復帰される。これにより、上記第１実施形態と同様、メインバルブ２７の閉弁時には、シール部材４１を原位置に復帰させることができ、シール部材４１の摺動抵抗及びメインバルブ２７の開弁特性のばらつきを抑えて安定した減衰力特性を得ることができる。

本発明の第３実施形態では、図５に示すように、パイロットケース３９の円筒部３９Ａの内周面は、軸方向中間部から底部側（一端側）へ向かって軸方向に対して傾斜角θで縮径するテーパ面３９Ｅを形成し、また、開口部側（他端側）へ向かって軸方向に対して傾斜角θ´で縮径するテーパ面３９Ｆを形成している。これにより、円筒部３９Ａに嵌合されたシール部材４１は、その弾性力Ｆ０によってテーパ面３９Ｅ、３９Ｆに押圧されたとき、テーパ面３９Ｅでは、上記第１実施形態と同様、パイロットケース３９の開口部側へ向かう方向の復元力Ｆ１が生じ、テーパ面３９Ｆでは、上記第２実施形態と同様、パイロットケース３９の底部側へ向う方向の復元力Ｆ１´が生じるようになっている。そして、テーパ面３９Ｅ、３９Ｆの傾斜角θ、θ´は、復元力Ｆ１、Ｆ１´がシール部材４１とテーパ面３９Ｅ、３９Ｆとの間に生じる摩擦力よりも大きくなるように設定されている。

このように構成したことにより、上記第１及び第２実施形態と同様、メインバルブ２７が閉弁したとき、シール部材４１は、摩擦力による変形に対して復元力Ｆ１及びＦ１´が作用することによって原位置に復帰される。これにより、メインバルブ２７の閉弁時には、シール部材４１を原位置に復帰させることができ、シール部材４１の摺動抵抗及びメインバルブ２７の開弁特性のばらつきを抑えて安定した減衰力特性を得ることができる。

なお、テーパ面３９Ｃ乃至３９Ｆは、上記第１乃至第３実施形態では、傾斜角θが一定のものであるが、このほか、メインバルブ２７が閉弁位置にあるとき、摩擦力に打勝ってシール部材４１を原位置に復帰させるのに充分な復元力Ｆ１を発生できるものであればよく、軸方向位置によって傾斜角θが異なる凸面状又は凹面状の曲面を含むものである。また、上記第１乃至第３実施形態では、減衰力発生機構を油圧緩衝器本体の側部に配置したものについて説明しているが、本発明は、これに限らず、減衰力発生機構をピストン部に配置したものにも同様に適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る油圧緩衝器の伸び側減衰力発生機構を拡大して示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る油圧緩衝器の縦断面図である。 図１に示す伸び側減衰力発生機構のパイロット室のシール構造を拡大して示す図である。 本発明の第２実施形態に係るパイロット室のシール構造を拡大して示す図である。 本発明の第３実施形態に係るパイロット室のシール構造を拡大して示す図である。 従来の油圧緩衝器のパイロット室のシール構造を拡大して示す図である。

符号の説明

１ 油圧緩衝器、２ シリンダ、９ ピストン、１０ ピストンロッド、２７、３８ メインバルブ、２８、３７ パイロット室、４１ シール部材、３９Ｃ〜３９Ｆ テーパ面

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圧力を作用させるパイロット室とを備え、前記油液の流れの一部を前記パイロット室に導入して前記パイロット室の圧力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、
   前記メインバルブの背面側外周部に環状のシール部材を設け、該シール部材を円筒状のパイロットケースに摺動可能かつ液密的に嵌合して前記パイロット室を形成し、前記パイロットケースの内周面をテーパ面としたことを特徴とする油圧緩衝器。
2. 前記テーパ面は、前記メインバルブ側に向かって拡径していることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
3. 前記テーパは、前記メインバルブ側に向かって縮径していることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
4. 前記テーパ面は、軸方向中間部から両端側へ向かって縮径していることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。

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