JP2008309215A - 油圧緩衝器の減衰力発生構造 - Google Patents

油圧緩衝器の減衰力発生構造 Download PDF

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Abstract

【課題】ピストン速度が低速域における減衰力を発生するチョーク通路の通路長に対する設定自由度を高められる油圧緩衝器の減衰力発生構造を提供する
【解決手段】ロッド側油室3と反ロッド側油室4間の圧力差によって撓んでバルブポート6bを開弁する積層リーフバルブ12と、ピストン(バルブディスク)2と積層リーフバルブ12がそれぞれ嵌合して取り付けられるロッド5とを備える油圧緩衝器100の減衰力発生構造であって、ロッド5の外周面5fに沿って開口するチョーク溝41を形成し、チョーク溝41と積層リーフバルブ12の内周面12iの間にチョーク通路40を画成し、チョーク通路40がロッド側油室3と反ロッド側油室4とを常時連通するものとする。
【選択図】図1

Description

本発明は、油圧緩衝器の減衰力発生構造の改良に関するものである。
自動車等の車両に搭載される油圧緩衝器として、ピストン速度が中高速域の場合には、積層リーフバルブが撓んで減衰力を発生させる一方、ピストン速度が低速域の場合には、チョーク通路にて減衰力を発生させることによって、油圧緩衝器の伸縮速度が低速域における減衰力特性を改善するものが知られている。
特許文献1に記載の油圧緩衝器は、スプリングシート上に支持された下側リーフバルブと、放射状の切り欠き溝を備えたリーフ状スペーサと、切り欠き溝に連通するオリフィスを備えた窓側リーフバルブとを備え、チョーク通路は、これら3枚のリーフバルブを積層させることによって構成される(特許文献1、図1参照)。
特許文献2に記載の油圧緩衝器は、チョーク通路をシート面に形成されるチョーク溝と、このシート面に載置されるリーフバルブとの間に画成している(特許文献1、図2、図3参照)。
特開平11−294515号公報 特開2006−144951号公報
特許文献1における油圧緩衝器は、チョーク通路が積層されるリーフバルブの間に画成される構成のため、ピストン速度が低速域における減衰力を発生するチョーク通路の通路長を十分に確保することが難しい。
特許文献2における油圧緩衝器は、チョーク通路がシート面とリーフバルブの間に画成される構成のため、ピストン速度が低速域における減衰力を発生するチョーク通路の通路長を十分に確保することが難しい。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ピストン速度が低速域における減衰力を発生するチョーク通路の通路長に対する設定自由度を高められる油圧緩衝器の減衰力発生構造を提供することを目的とする。
本発明は、作動油が封入されるシリンダ内を二つの油室に画成するバルブディスクと、バルブディスクに形成され、バルブディスクにて画成された油室間を連通するバルブポートと、油室間の圧力差によって撓んでバルブポートを開弁する積層リーフバルブと、バルブディスクと積層リーフバルブがそれぞれの内周面を嵌合して取り付けられるロッドと、を備える油圧緩衝器の減衰力発生構造であって、ロッドの外周面に沿って開口するチョーク溝を形成し、チョーク溝とバルブディスクの内周面、積層リーフバルブの内周面との間に油室間を連通するチョーク通路を画成したことを特徴とするものとした。
本発明によると、チョーク通路は、作動油が通過する際、作動油の粘性によって流れ抵抗が生じ、それにより減衰力が発生する。
チョーク通路がチョーク溝とバルブディスクの内周面、積層リーフバルブの内周面との間に画成されるため、チョーク通路の通路長及び通路断面形状に対する設定自由度を高められ、ピストン速度が低速域における減衰力をピストン速度にほぼ比例してリニアに立ち上げることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図1を参照して、本発明の第1の実施の形態である減衰力発生構造について説明する。本発明の第1の実施の形態である減衰力発生構造は、図1に示す油圧緩衝器100に適用される。図1(a)は油圧緩衝器100の断面図であり、図1(b)は図1(a)におけるA−A線に沿う断面図である。
油圧緩衝器100は、自動車等の車両における車体と車軸との間に介装され、走行中に車輪から車体へ伝達される衝撃を緩和し、車体姿勢の変化を抑制する機能を有するものである。
油圧緩衝器100は、図1(a)に示すように、作動油が封入された筒状のシリンダ1と、シリンダ1内に摺動自在に配置されるピストン2と、一端にピストン2が固定され他端がシリンダ1の外部に延在するロッド5とを備え、ピストン2がシリンダ1内をロッド側油室3と反ロッド側油室4とに画成する。なお、本第1の実施の形態では、ピストン2がバルブディスクに該当する。
油圧緩衝器100には、ロッド5の進入、退出によるシリンダ1内の容積変化を補償するガス室(図示せず)が設けられる。
ピストン2には、ロッド側油室3に常時連通する複数の伸張側バルブポート(図示せず)と、反ロッド側油室4に常時連通する複数の圧縮側バルブポート6bが形成される。シリンダ1内の作動油は、伸張側バルブポート及び圧縮側バルブポート6bを介してロッド側油室3と油室4との間を行き来する。具体的には、伸張側バルブポートは、油圧緩衝器100の伸長作動時にロッド側油室3の作動油を油室4へと導く流路であり、圧縮側バルブポート6bは、油圧緩衝器100の圧縮作動時に油室4の作動油をロッド側油室3へと導く流路である。
ピストン2における各圧縮側バルブポート6bの入口部と出口部には凹部2d、凹部2eがそれぞれ形成される。油圧緩衝器100が収縮する圧側行程において、作動油が反ロッド側油室4→凹部2d→圧縮側バルブポート6b→凹部2e→ロッド側油室3の経路で流れる。
ピストン2における各伸張側バルブポートの入口部と出口部には凹部(図示せず)がそれぞれ形成される。油圧緩衝器100が伸張する伸側行程において、作動油がロッド側油室3→凹部→伸張側バルブポート→凹部→反ロッド側油室4の経路で流れる。
ピストン2の外周には樹脂製のバンド8が装着され、ピストン2は、バンド8を介してシリンダ1内周に沿って摺動する。このようにバンド8を介して摺動することによって、シリンダ1内周の磨耗が抑制され、また、シリンダ1内周とピストン2外周との間の作動油の通過が防止され良好なシール性能が得られる。
ロッド5は、ロッド本体部5aとインロー部5bと先端ネジ部5dとを有する。ロッド本体部5aはシリンダ1に対して図示しない軸受を介して摺動可能に支持される。インロー部5bには、バルブストッパ10、間座11、積層リーフバルブ12、ピストン2、積層リーフバルブ13、間座14、バルブストッパ16が順に嵌合され、これらの各部材は、先端ネジ部5dに螺合するナット15を介して締め付け固定される。
インロー部5bに組み付けられる部材について説明する。
ロッド5におけるロッド本体部5aとインロー部5bとの境界には段部5cが形成され、段部5cには円盤状のバルブストッパ10が係止される。
段部5cに当接するバルブストッパ10には間座11を介して積層リーフバルブ12の内周側が当接して配置され、積層リーフバルブ12にはピストン2が当接して配置される。このように、積層リーフバルブ12は、バルブストッパ10とピストン2との間で、その内周側を支持され、圧縮側バルブポート6bの出口部である凹部2eを閉塞するように配置される。
積層リーフバルブ12、13は、複数の円盤状のリーフバルブが積層して構成され、上流側の油室と下流側の油室との圧力差が所定値を超えた場合に撓んで後述する各バルブポートを開弁するものである。
具体的には、積層リーフバルブ12は、内周側が支持されると共に、外周側である自由端側がピストン2のシート部2fに着座し、圧縮側バルブポート6bを閉塞するように配置される。したがって、油圧緩衝器100が圧縮作動時に、反ロッド側油室4の圧力が上昇し、ロッド側油室3と反ロッド側油室4との圧力差が所定値を超えた場合に、積層リーフバルブ12は外周側が撓み開弁する。これにより、積層リーフバルブ12とシート部2fとの間には隙間が発生し、その隙間を作動油が通過する際に生じる流れ抵抗によって減衰力が発生する。このように、積層リーフバルブ12は、圧縮行程用の減衰バルブとして機能する。
同様に、積層リーフバルブ13も、内周側が支持されると共に、外周側である自由端側がピストン2のシート部2gに着座し、伸張側バルブポートを閉塞するように配置される。したがって、油圧緩衝器100が伸長作動時に、ロッド側油室3の圧力が上昇し、ロッド側油室3と反ロッド側油室4との圧力差が所定値を超えた場合に、積層リーフバルブ13は外周側が撓み開弁する。このように、積層リーフバルブ13は、伸長行程用の減衰バルブである。
積層リーフバルブ12及び積層リーフバルブ13が撓んで開弁し減衰力を発生するのは、ピストン速度が主に中高速域の場合である。以下では、積層リーフバルブ12及び積層リーフバルブ13が撓む前のピストン速度が低速域における減衰力を発生する減衰力発生構造について説明する。
積層リーフバルブ12は、円盤状のリーフバルブ21〜27が重畳されて構成されるものであり、一端に配置されるリーフバルブ21がピストン2のシート部2fに着座し、他端に配置されるリーフバルブ27が間座11に当接する。
リーフバルブ21はピストン2のシート部2fに着座し、ピストン2の凹部2eとロッド側油室3との連通を遮断する。
中程に配置されるリーフバルブ23は、内周部の板厚が外周部の板厚より小さく形成される。各リーフバルブ21〜27の内周部がナット15を介して締め付け固定されると、リーフバルブ23の内周部の板厚が小さいことにより、各リーフバルブ24〜27の外周部が内周部に対して撓む弾性変形し、リーフバルブ21をピストン2のシート部2fに押し付ける付勢力が高められる。
なお、積層リーフバルブ12を構成するリーフバルブの形状、個数は、要求される減衰力特性に応じて任意に設定される。
積層リーフバルブ13は、円盤状のリーフバルブ31〜38が重畳されて構成され、前記した積層リーフバルブ12と同様の構成を持つ。
そして本発明の要旨とするところであるが、ロッド5の外周面5fに沿って開口するチョーク溝41を形成し、チョーク通路40をチョーク溝41と積層リーフバルブ12の内周面12i、ピストン2の内周面2i、積層リーフバルブ13の内周面13iの間に画成し、チョーク通路40がロッド側油室3と反ロッド側油室4とを常時連通する構成とする。
ロッド5のインロー部5bは円柱状に形成し、チョーク溝41はインロー部5bの外周面5fに螺旋状に延びるように形成する。
チョーク溝41は、間座11の内周面11i、積層リーフバルブ12を構成する各リーフバルブ21〜27の内周面12i、ピストン2の内周面2i、積層リーフバルブ13を構成する各リーフバルブ31〜38の内周面13i、間座14の内周面14iに面して開口する。
積層リーフバルブ12を構成する各リーフバルブ21〜27の各内周面と積層リーフバルブ13を構成する各リーフバルブ31〜38の各内周面とはそれぞれインロー部5bと同心の円筒形に形成され、インロー部5bの外周面5fに隙間なく当接し、チョーク溝41との間にチョーク通路40を画成する。
図1(a)に示すように、各間座11、14には半径方向に延びる開口部11a、14aがそれぞれ形成され、チョーク溝41が各開口部11a、14aに面して開口し、チョーク通路40は開口部11aを介してロッド側油室3に連通するとともに、開口部14aを介して反ロッド側油室4に連通する。
各間座11、14は切り欠きを有するC字形のリング状に形成され、切り欠きに面する合い口端部によって開口部11a、14aが画成される。
なお、各間座11、14はこれに限らず、間座11、14を環状に形成し、開口部11a、14aとして各間座11、14を半径方向に貫通する通孔を形成してもよい。
各間座11、14はロッド5に対して図示しない位置決め手段を介して各開口部11a、14aがチョーク溝41に対峙する位置に組み付けられる。
チョーク通路40の通路断面積は、ロッド5に形成されるチョーク溝41の断面積によって決まる。チョーク溝41は半円形の断面形状を持ち、チョーク溝41の開口幅と開口深さを任意に設定することにより、チョーク通路40の通路断面積が得られる。
なお、チョーク溝41の断面形状は、これに限らず、要求される減衰力特性等に応じて任意に設定される。
次に、チョーク通路40の作用について説明する。
油圧緩衝器100の圧縮作動時には、反ロッド側油室4が圧縮されるため、積層リーフバルブ12が撓んでピストン2のシート部2fから離れ、作動油が反ロッド側油室4→凹部2d→圧縮側バルブポート6b→凹部2e→ロッド側油室3の経路で流れる。このように、油圧緩衝器100の圧縮作動時には、反ロッド側油室4が上流側となり、ロッド側油室3が下流側となる。
上記した油圧緩衝器100の圧縮作動時において、ピストン速度が低い低速域である場合には、積層リーフバルブ12はピストン2のシート部2fに着座し、反ロッド側油室4の作動油はチョーク通路40を通ってロッド側油室3へと導かれる。
油圧緩衝器100の伸張作動時には、ロッド側油室3が圧縮されるため、積層リーフバルブ13が撓んでピストン2のシート部2gから離れ、ロッド側油室3の作動油が伸張側バルブポートを通って反ロッド側油室4に流れる。このように、油圧緩衝器100の伸張作動時には、ロッド側油室3が上流側となり、反ロッド側油室4が下流側となる。
油圧緩衝器100の伸張作動時において、ピストン速度が低い低速域である場合には、積層リーフバルブ13はピストン2のシート部2gに着座し、ロッド側油室3の作動油はチョーク通路40を通って反ロッド側油室4へと導かれる。
チョーク通路40は、作動油が通過する際、作動油の粘性によって流れ抵抗が生じ、それにより減衰力が発生する。螺旋状のチョーク溝41によって画成されるチョーク通路40はその通路長を適正な長さに設定することが可能となり、ピストン速度が低速域における減衰力をピストン速度にほぼ比例してリニアに立ち上げることができる。したがって、油圧緩衝器100の伸縮速度が低速域の場合においても、車輪から車両に伝えられる振動を速やかに減衰させ、乗り心地を改善することができる。
以下に、本第1の実施の形態の他の態様を示す。
図2に示すように、ロッド5のインロー部5bに環状溝42、43を形成し、螺旋状のチョーク溝41の両端を各環状溝42、43に接続してもよい。
図2(a)は油圧緩衝器100の断面図であり、図2(b)は図2(a)におけるA−A線に沿う断面図である。
図2(a)に示すように、各環状溝42、43は各間座11、14の開口部11a、14aに面して開口し、チョーク通路40は環状溝42と開口部11aを介してロッド側油室3に連通するとともに、環状溝43と開口部14aを介して反ロッド側油室4に連通する。
このように、積層リーフバルブ12、13に隣接してロッド5に嵌合して取り付けられる間座11、14を備え、ロッド5の外周面5fに開口しチョーク通路40が接続される環状溝42、43を形成し、間座11、14にロッド側油室3、反ロッド側油室4と環状溝42、43とを連通する開口部11a、14aを形成したため、各間座11、14の回転位置によらず、各開口部11a、14aがチョーク通路40に連通し、各間座11、14をロッド5に対して位置決めする必要がなく、各間座11、14の組み付けが容易に行える。
上記では、本発明の減衰力発生構造を、シリンダ1内を摺動するピストン2に設けられる積層リーフバルブ12、13に対して適用する場合について示した。しかし、本発明は、このような態様に限定されるものではなく、シリンダ1の底部に固定して配置されるベースバルブ(図示省略)を挟持する積層リーフバルブに対して適用することも可能である。
具体的には、ベースバルブは、シリンダ1内の反ロッド側油室4をさらに二つの油室に画成し、ベースバルブには、その二つの油室間を連通するバルブポートが形成され、その中心穴にロッドが嵌合して結合される。そして、積層リーフバルブをベースバルブのバルブポートを閉塞して配置する。この積層リーフバルブは、各円盤状リーフバルブの中心穴にロッドが嵌合して結合され、二つの油室間の圧力差が所定値を超えた場合に撓んでバルブポートを開弁する。本態様においては、ベースバルブがバルブディスクに該当する。
以上の本第1の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
作動油が封入されたシリンダ内をロッド側油室3と反ロッド側油室4に画成するピストン(バルブディスク)2と、ピストン2にて画成されたロッド側油室3と反ロッド側油室4の間を連通するバルブポート6bと、ロッド側油室3と反ロッド側油室4間の圧力差によって撓んでバルブポート6bを開弁する積層リーフバルブ12と、ピストン2と積層リーフバルブ12がそれぞれの内周面2i、12iを嵌合して取り付けられるロッド5と、を備える油圧緩衝器100の減衰力発生構造であって、ロッド5の外周面5fに沿って開口するチョーク溝41を形成し、チョーク溝41と積層リーフバルブ12の内周面12iの間にチョーク通路40を画成し、チョーク通路40がロッド側油室3と反ロッド側油室4とを常時連通する構造のため、積層リーフバルブ12とピストン2の相対回転位置をどのように設定しても、チョーク通路40の流路面積と流路長が変化することがない。
このように、チョーク通路40は簡便に構成され、積層リーフバルブ12、13の組み付けに必要な労力は大幅に軽減される。
また、ロッド5を円柱状に形成し、チョーク溝41をロッド5の外周面5fに螺旋状に延びるように形成したため、チョーク通路40の通路長に対する設定自由度を高められ、ピストン速度が低速域における減衰力をピストン速度にほぼ比例してリニアに立ち上げることができる。
(第2の実施の形態)
図3を参照して、本発明の第2の実施の形態である減衰力発生構造について説明する。本発明の第2の実施の形態である減衰力発生構造は、図3に示す油圧緩衝器200に適用される。図3(a)は油圧緩衝器200の断面図であり、図3(b)は図3(a)におけるA−A線に沿う断面図である。
本第2の実施の形態の油圧緩衝器200において、上記第1の実施の形態の油圧緩衝器100と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。以下では、上記第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
ロッド5のインロー部5bは円柱状に形成され、チョーク溝61はインロー部5bの外周面5fに直線状に延びるように形成される。
チョーク溝61は、間座11の内周面11i、積層リーフバルブ12を構成する各リーフバルブ21〜27の内周面12i、ピストン2の内周面2i、積層リーフバルブ13を構成する各リーフバルブ31〜38の内周面13i、間座14の内周面14iに面して開口し、これらとの間にチョーク通路60を画成する。
図3(a)に示すように、各間座11、14には半径方向に延びる開口部11a、14aがそれぞれ形成され、チョーク溝61が開口部11a、14aに面して開口し、チョーク通路60は開口部11aを介してロッド側油室3に連通するとともに、開口部14aを介して反ロッド側油室4に連通する。
各間座11、14はロッド5に対して図示しない位置決め手段を介して各開口部11a、14aがチョーク溝61に対峙する位置に組み付けられる。
チョーク通路60の通路断面積は、ロッド5に形成されるチョーク溝61の断面積によって決まる。チョーク溝61は矩形の断面を持ち、チョーク溝61の開口幅と開口深さを任意に設定することにより、チョーク通路60の通路断面積が得られる。
なお、チョーク溝61の断面形状は、これに限らず、要求される減衰力特性等に応じて任意に設定される。
次に、チョーク通路60の作用について説明する。
油圧緩衝器200の圧縮作動時において、ピストン速度が低い低速域である場合には、積層リーフバルブ12はピストン2のシート部2fに着座し、反ロッド側油室4の作動油はチョーク通路60を通ってロッド側油室3へと導かれる。
油圧緩衝器200の伸張作動時において、ピストン速度が低い低速域である場合には、積層リーフバルブ13はピストン2のシート部2gに着座し、ロッド側油室3の作動油はチョーク通路60を通って反ロッド側油室4へと導かれる。
以下に、本第2の実施の形態の他の態様を示す。
図4に示すように、ロッド5のインロー部5bに環状溝42、43を形成し、螺旋状のチョーク溝61の両端を各環状溝42、43に接続してもよい。図4(a)は油圧緩衝器200の断面図であり、図4(b)は図4(a)におけるA−A線に沿う断面図である。
図4(a)に示すように、各環状溝42、43は各間座11、14の開口部11a、14aに面して開口し、チョーク通路60は環状溝42と開口部11aを介してロッド側油室3に連通するとともに、環状溝43と開口部14aを介して反ロッド側油室4に連通する。
これにより、各間座11、14の回転位置によらず、各開口部11a、14aがチョーク通路60に連通し、各間座11、14をロッド5に対して位置決めする必要がなく、各間座11、14の組み付けが容易に行える。
上記の減衰力発生構造を、ベースバルブ(図示省略)に設けられる積層リーフバルブに対して適用することも可能である。
以上の本第2の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
ロッド5の外周面5fにチョーク溝61を形成し、チョーク溝61と積層リーフバルブ12の内周面12iの間に画成し、チョーク通路60がロッド側油室3と反ロッド側油室4とを常時連通する構造のため、積層リーフバルブ12とピストン2の相対回転位置をどのように設定しても、チョーク通路60の流路面積と流路長が変化することがない。
また、ロッド5を円柱状に形成し、チョーク溝61をロッド5の外周面5fに直線状に延びるように形成したため、チョーク溝61を複数本形成することも可能であり、チョーク通路60の本数に対する設定自由度を高められ、ピストン速度が低速域における減衰力をピストン速度にほぼ比例してリニアに立ち上げることができる。
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
本発明は、車両に搭載される油圧緩衝器に適用することができる。
本発明の第1の実施の形態における油圧緩衝器を示す断面図である。 他の態様を示す油圧緩衝器の断面図である。 本発明の第2の実施の形態における油圧緩衝器を示す断面図である。 他の態様を示す油圧緩衝器の断面図である。
符号の説明
100、200 油圧緩衝器
1 シリンダ
2 ピストン
2f、2g シート部
3、4 油室
5 ロッド
6b 圧縮側バルブポート
12、13 積層リーフバルブ
11、14 間座
11a、14a 開口部
40、60 チョーク通路
41、61 チョーク溝

Claims (4)

  1. 作動油が封入されるシリンダ内を二つの油室に画成するバルブディスクと、
    前記バルブディスクに形成され、前記バルブディスクにて画成された油室間を連通するバルブポートと、
    前記油室間の圧力差によって撓んで前記バルブポートを開弁する積層リーフバルブと、
    前記バルブディスクと前記積層リーフバルブがそれぞれの内周面を嵌合して取り付けられるロッドと、
    を備える油圧緩衝器の減衰力発生構造であって、
    前記ロッドの外周面に沿って開口するチョーク溝を形成し、
    前記チョーク溝と前記バルブディスクの内周面、前記積層リーフバルブの内周面との間に前記油室間を連通するチョーク通路を画成したことを特徴とする油圧緩衝器の減衰力発生構造。
  2. 前記積層リーフバルブに隣接して前記ロッドに嵌合して取り付けられる間座を備え、
    前記ロッドの外周面に開口し前記チョーク通路が接続される環状溝を形成し、
    前記間座に前記油室と前記環状溝とを連通する開口部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の油圧緩衝器の減衰力発生構造。
  3. 前記ロッドを円柱状に形成し、
    前記チョーク溝を前記ロッドの外周面に螺旋状に延びるように形成したことを特徴とする請求項1または2に記載の油圧緩衝器の減衰力発生構造。
  4. 前記ロッドを円柱状に形成し、
    前記チョーク溝を前記ロッドの外周面に直線状に延びるように形成したことを特徴とする請求項1または2に記載の油圧緩衝器の減衰力発生構造。
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