JP2009002515A - ピストンシリンダアッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の車体のレベル調整が簡単な手段で可能になるようにピストンシリンダアッセンブリを改良する。
【解決手段】本発明は、作業シリンダを有し、該作業シリンダ内に、緩衝ピストンを担持するピストン棒が軸線方向に可動に配置され、緩衝ピストンが作業シリンダを２つの作業室に分割し、ピストン棒によって排除された緩衝媒体のために、一部を緩衝媒体で、一部をガスで充填される作業室が設けられているピストンシリンダアッセンブリに関する。補償室（７，８）は容積可変なリザーバー（９）の作用を直接および／または間接に受ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業シリンダを有し、該作業シリンダ内に、緩衝ピストンを担持するピストン棒が軸線方向に可動に配置され、緩衝ピストンが作業シリンダを２つの作業室に分割し、ピストン棒によって排除された緩衝媒体のために、一部を緩衝媒体で、一部をガスで充填される作業室が設けられているピストンシリンダアッセンブリに関するものである。

作業シリンダがピストン棒に配置される緩衝ピストンを有している振動ダンパーはすでに知られている（特許文献１）。緩衝ピストンは作業シリンダ内で軸線方向に変位可能に配置され、下部作業室を起点として流動連通部が設けられ、該流動連通部は下部作業室を補償室と連通させている。ピストン棒が作業シリンダ内へ走入するときにピストン棒によって排除される緩衝媒体は、この流動連通部を介して補償室内へ移動する。補償室の内部では、緩衝媒体と補償室の上部領域にあるガス媒体とが互いに分離されている。なお補償室とはピストンシリンダアッセンブリの外側にある補償室であり、シングルパイプ型振動ダンパーとして構成され、緩衝媒体とガス状媒体で充填されている。

さらに、自動吸排出型流体圧力式サスペンションストラッドが知られている。この種のサスペンションストラッドでは、作業室に対し同軸に、緩衝媒体を収容するための低圧室と、緩衝媒体およびガスクッションとを収容するための高圧室とが形成されている。中空のピストン棒はポンプ棒とともにレベルコントローラを形成し、レベルコントローラは、自動車の走行中に、中空のピストン棒がポンプ棒とともにポンプ運動することにより緩衝媒体が低圧室から高圧室へ搬送されることで、完全負荷状態の車両を適当なノーマルレベルへ高める用を成す。このような車体のコントロールは車両が走行中にのみ操作することができる。というのは、道路の凹凸により、ピストン棒がポンプ棒に対し相対的に移動するからである。完全負荷された自動車をノーマルレベルへ調整するため、いわゆるレベルコントロール（電動機と、伝動装置を介して駆動されるピストンとから成る）を介して緩衝媒体が自動吸排出型流体圧力式サスペンションストラッドの低圧室から高圧室へ搬送される。

独国特許第１０２００５０２５５１１Ｂ３号明細書

本発明の課題は、自動車の車体のレベル調整が簡単な手段で可能になるようにピストンシリンダアッセンブリを改良することである。

本発明は、この課題を解決するため、補償室が容積可変なリザーバーの作用を直接および／または間接に受けることを特徴とするものである。

本発明によれば、本来ピスト棒によって排除された緩衝媒体を収容するために設けられているピストンシリンダアッセンブリの補償室が補助的なリザーバーを介して補助的な緩衝媒体で直接および／または間接に付勢され、その結果作業室が補助的な緩衝媒体で付勢され、これに対応して、ガスで充填される補償室がプレテンション状態になり、ピストン棒が緩衝ピストンとともに上昇運動を行なうので有利である。

有利な構成によれば、リザーバー内に、該リザーバーの容積を変化させるディスプレーサー要素が設けられている。この場合、ディスプレーサー要素が外部制御されるのが有利である。

他の構成によれば、ディスプレーサー要素は電動機の作用を受ける。この場合、ディスプレーサー要素と電動機との間に伝動装置が設けられているのが有利である。

適宜な作用効率を達成するため、伝動装置としてねじスピンドル、ボール循環型伝動装置、ウォーム歯車装置、または遊星歯車装置が設けられている。種々の伝動装置を設けることができ、この場合伝動装置は適当なセルフロッキング方式のものを使用するのが有利であるが、しかし摩擦の少ないボール循環型伝動装置を設けてもよい。ただしボール循環型伝動装置には、ディスプレーサー要素の変位を阻止する手段を設けねばならない。

コンパクトな構成を得るため、補償室は作業シリンダと外側管との間に同軸に配置され、リザーバーは直接外側管に開口している。

しかし、取り付け空間が上記のようなコンパクトな構成の実現を許さないようであれば、リザーバーが流動連通部を介して補償室と連通しているように構成してよい。

他の構成によれば、補償室とリザーバーとはピストンシリンダアッセンブリの外側に配置されている。この場合、車体と車輪懸架装置との間にピストンシリンダアッセンブリのみを設け、リザーバーと補償室の双方を適当な流動連通部を介して車両の適当な個所に、ピストンシリンダアッセンブリのすぐ近くでない個所に配置するのが有利である。

他の有利な構成によれば、電動機は手動または自動で検知可能に制御される。この解決手段によれば、ピストンシリンダアッセンブリを手動で付勢するか、或いは、適当な車体検知部を介して自動的な、独立的に作動するレベルコントロールを得ることができる。

車両の異なる車輪に設けられるそれぞれのピストンシリンダアッセンブリの制御に応じては、ロールスタビライジングのために使用してもよい。この場合には、それぞれの車輪のカーブ内側のピストンシリンダアッセンブリとカーブ外側のピストンシリンダアッセンブリとを互いに独立に制御すればよい。

他の実施態様によれば、補償室とリザーバーとの間に、流量に依存して作動する遮断弁が設けられ、或いは、補償室とリザーバーとの間に、圧力に依存して作動する遮断弁が設けられている。この場合、ピストンシリンダアッセンブリに急激に作用する衝撃が本来のレベルコントロールに影響せず、車両の見せかけの無負荷状態または負荷状態を印象付けないので有利である。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１に図示したピストンシリンダアッセンブリ１は、実質的に、作業シリンダ２と外側管３とから構成され、作業シリンダ２内には、ピストン棒４に固定されている緩衝ピストン５が軸線方向に変位可能に配置されている。固定要素６ａ，６ｂは自動車の車体または車輪懸架装置（図示せず）にピストンシリンダアッセンブリ１を固定するために用いる。

外側管３と作業シリンダ２との間には補償室が設けられ、補償室は、緩衝媒体で充填される緩衝媒体充填領域７と、ガスで充填されるガス充填領域８とから成っている。

ディスプレーサー要素１０の作用を受けるリザーバー９は概略的に図示されている。リザーバー９は外側管３を通じて直接緩衝媒体充填領域７に開口している。図１はリザーバー９を弛緩作動状態で示している。

図２から、図１に図示したピストンシリンダアッセンブリ１が見て取れ、この場合ディスプレーサー要素１０はリザーバー９の容積を最小へ減じており、その結果リザーバー９内に存在していた緩衝媒体は補償室内へ、すなわち緩衝媒体充填領域７内へ達している。したがってガス充填領域８は圧縮され、作業シリンダ２内には、緩衝ピストン５をピストン棒とともに上方へ押し上げるようなより高い内圧が支配する。

すなわち、車載量が著しい場合、図２のピストン５の位置は図１の場合と同じ個所であるが、作業シリンダ２内の内圧はより高くなっている。

図３から、ディスプレーサー要素１０が電動機１１と伝動装置１２とを介して軸線方向に変位可能であるようなリザーバー９が見て取れる。ディスプレーサー要素１０の内部空間内にはねじスピンドル１３が設けられており、ねじスピンドル１３はディスプレーサー要素１０に固定されているナット１４を介して電動機１１により駆動され、ディスプレーサー要素１０を軸線方向へ移動させる。これとは択一的に、ナット１４を伝動装置１２に固定して、ねじスピンドル１３をディスプレーサー要素１０と結合させてもよい。

図４は、リザーバー９の容積が最小に減少したときのディスプレーサー要素１０の位置を示している。この場合、ディスプレーサー要素１０内に配置されているナット１４は位置固定されており、ねじスピンドル１３は電動機１１または伝動装置１２によって駆動される。リザーバー９内にある緩衝媒体は流動連通部１５を介して圧力だめ１６と補償室（緩衝媒体充填領域７）内へ流れ、その結果ガス充填領域８が圧縮される。これにより作業シリンダ２内の圧力が上昇するので、緩衝ピストン５はその圧力作用面を介してリザーバー９の圧力によって上方へ押される。

図５は、ピストンシリンダアッセンブリ１とリザーバー９とが手動切換え回路１６または少なくとも１つのセンサ１７によって制御される自動電子装置１８のいずれかによって切換えられる回路の構成図である。この回路により自動車内でのレベル制御を実現でき、或いは、回路をロールスタビライジングのためにも使用できる。

図６は、ピストンシリンダアッセンブリ１と、流動連通部１５を介して該ピストンシリンダアッセンブリ１と連通している、より厳密には緩衝媒体充填領域８と連通しているリザーバー９とを示す図である。

図７はリザーバー９を単独で示すたもので、ディスプレーサー要素１０はねじスピンドル１３と伝動装置１２と電動機１１とを介して作用を受ける。電動機１１はディスプレーサー要素１０を軸線方向において両方向へ変位させるために用いる。

図８は、リザーバー９がピストンシリンダアッセンブリ１に対し軸線が平行になるように配置され、流動連通部１５を介してピストンシリンダアッセンブリ１の緩衝媒体充填領域７と連通しているピストンシリンダアッセンブリ１を示している。

さらに、図９に図示したように、２つのピストンシリンダアッセンブリ１が適当な流動連通部１５を介して２つの別個のリザーバー９と結合されているような解決手段も考えられる。この場合、リザーバー９を自動車の任意の個所に簡単に格納することができる。

図１０と図１１は、流動連通部１５内に流量に依存して作動する遮断弁１９を配置した、ピストンシリンダアッセンブリ１とリザーバー９との実施形態の概略図である。遮断弁１９内に配置されている、軸線方向に変位可能な弁板２０は、流量が増すと移動し、すなわち作業シリンダ２内への緩衝ピストン５の進入速度が速くなると、ばね２１に抗して移動し、したがって通路２２を閉鎖する（図１１を参照）。流動速度が衰えると、ばね２１によって通路２２は再び開放される。補助的にディスプレーサー要素１０内には衝撃緩衝要素２３があり、該衝撃緩衝要素２３は、遮断弁１０が閉じるとディスプーレーサー要素１０をブロックさせない。

図１２および図１３によれば、流動連通部１５内に圧力に依存して作動する遮断弁２４が配置されている。その弁体２５はばね２１に抗して作動し、管路２５内に圧力が発生すると、ばね２１に抗して変位して通路２２を閉鎖させる。遮断弁２４による遮断状態は図１３から見て取れる。ピストンシリンダアッセンブリ内の急激な圧力衝撃が食い止められて対応的に圧力が正常化されると、ばね２１によってピストン２５が再びそのホームポジションへ移動し、通路２２は再び開放される。

補償室およびリザーバーをも併せて図示したピストンシリンダアッセンブリの断面図である。 補償室およびリザーバーをも併せて図示したピストンシリンダアッセンブリの断面図である。 リザーバーを単独で示した図である。 リザーバーを単独で示した図である。 図１に図示したピストンシリンダアッセンブリの回路構成図である。 流動連通部を介してリザーバーと連通しているピストンシリンダアッセンブリを示す図である。 電動機および伝動装置を併せて示したリザーバーの断面図である。 リザーバーを並列に配置したピストンシリンダアッセンブリを示す図である。 それぞれ流動連通部を介してリザーバーと連通している２つのピストンシリンダアッセンブリを示す図である。 リザーバーと、流動連通部に配置される、流量に依存して作動する遮断弁とを併せて示したピストンシリンダアッセンブリの図である。 リザーバーと、流動連通部に配置される、流量に依存して作動する遮断弁とを併せて示したピストンシリンダアッセンブリの図である。 リザーバーと、流動連通部に配置される、圧力に依存して作動する遮断弁とを併せて示したピストンシリンダアッセンブリの図である。 リザーバーと、流動連通部に配置される、圧力に依存して作動する遮断弁とを併せて示したピストンシリンダアッセンブリの図である。

符号の説明

１ ピストンシリンダアッセンブリ
２ 作業シリンダ
４ ピストン棒
５ 緩衝ピストン
７ 緩衝媒体充填領域
８ ガス充填領域
９ リザーバー
１０ ディスプレーサー要素
１１ 電動機
１２ 伝動装置
１３ ねじスピンドル
１５ 流動連通部

Claims (12)

1. 作業シリンダを有し、該作業シリンダ内に、緩衝ピストンを担持するピストン棒が軸線方向に可動に配置され、緩衝ピストンが作業シリンダを２つの作業室に分割し、ピストン棒によって排除された緩衝媒体のために、一部を緩衝媒体で、一部をガスで充填される作業室が設けられているピストンシリンダアッセンブリにおいて、
   補償室が容積可変なリザーバー（９）の作用を直接および／または間接に受けることを特徴とするピストンシリンダアッセンブリ。
2. リザーバー（９）内に、該リザーバーの容積を変化させるディスプレーサー要素（１０）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
3. ディスプレーサー要素（１０）が外部制御されることを特徴とする、請求項２に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
4. ディスプレーサー要素（１０）が電動機（１１）の作用を受けることを特徴とする、請求項２に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
5. ディスプレーサー要素（１０）と電動機（１）との間に伝動装置（１２）が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
6. 伝動装置（１２）としてねじスピンドル（１３）、ボール循環型伝動装置、ウォーム歯車装置、または遊星歯車装置が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
7. 補償室が作業シリンダ（２）と外側管（３）との間に同軸に配置され、リザーバー（９）が直接外側管（３）に開口していることを特徴とする、請求項１に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
8. リザーバー（９）が流動連通部（１５）を介して補償室と連通していることを特徴とする、請求項１に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
9. 補償室とリザーバー（９）とがピストンシリンダアッセンブリ（１）の外側に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
10. 電動機（１１）が手動または自動で検知可能に制御されることを特徴とする、請求項４に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
11. 補償室とリザーバー（９）との間に、流量に依存して作動する遮断弁（１９）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のピストンシリンダアッセンブリ。
12. 補償室とリザーバー（９）との間に、圧力に依存して作動する遮断弁（２４）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のピストンシリンダアッセンブリ。

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