JP2009121617A - 緩衝器用装置及び緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単な構造で線接触による密封面を形成することができる緩衝器用装置及び緩衝器を提供する。
【解決手段】緩衝器のフリーピストン２０は、隔壁部２２と、隔壁部２２の外周に設けられるガイド円筒部２４と、ガイド円筒部２４の外周に設けられるシール部材２６と、を備える。シール部材２６は、径外方向に突起した複数の環状リップ部２６ａ、２６ｂを有し、隔壁部２２は、シール部材２６の径に垂直な方向における、環状リップ部２６ａ、２６ｂの間の領域に位置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、緩衝器用装置及び当該緩衝器用装置を備えた緩衝器に関する。特に自動車のサスペンションに用いられる緩衝器用装置及び緩衝器に関する。

従来、シリンダ内を摺動するピストンの動作に伴って発生する作動液の流動抵抗により、衝撃を緩衝する緩衝器が知られている。この種の緩衝器の１つであるモノチューブ式ショックアブソーバは、緩衝器用装置としてのフリーピストンがシリンダ内に摺動自在に設けられ、シリンダ内部が油室とガス室とに上下に区画されている。そして、油室には作動油が充填されるとともに、ロッドを連結したピストンが設けられ、ガス室には高圧ガスが封入されている。

フリーピストンは、ロッドの上昇下降に応じて、上下方向に移動するようになっている。また、フリーピストンはシリンダ内を油室とガス室に区画し、ガス室に封入された高圧ガスが油室に充填された作動油に溶け込んで圧力が低下するのを防止している。したがって、緩衝器の高い作動性と安定した減衰力を維持するために、フリーピストンには、上下方向にスムースに移動でき、油室とガス室との間を確実にシールできることが求められている。

これに対し、断面略くさび形のシールリップが形成されたシールリングと当該シールリングに埋め込まれた断面略Ｌ字型の金属環とを有するオイルシールが装着されたフリーピストンを備えた緩衝器用の密封装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この緩衝器用の密封装置は、当該シールリップをシリンダに線接触させることでフリーピストンの移動性及び密封性を高めるというものである。
実開平５−５２３８５号公報

しかしながら、上述の特許文献１の構成では、フリーピストンの構造が複雑であり、その製造工程も複雑となってしまう。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より簡単な構造で線接触による密封面を形成することができる緩衝器用装置及び緩衝器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の緩衝器用装置は、隔壁部と、前記隔壁部の外周に設けられるガイド円筒部と、前記ガイド円筒部の外周に設けられるシール部材と、を備える緩衝器用装置であって、前記シール部材は、径外方向に突起した複数の環状リップ部を有し、前記隔壁部は、前記シール部材の径に垂直な方向における、両端の前記環状リップ部の間の領域に位置する。

この態様によれば、より簡単な構造で線接触による密封面を形成することができる。

前記ガイド円筒部は、前記隔壁部の厚さよりも大きい外側面部を有し、前記シール部材は、前記外側面部に設けられるようにしてもよい。この場合、シール部材が高精度に線接触した状態を得ることができ、優れた密封性が得られる。

前記隔壁部は、前記ガイド円筒部に接する領域にリブを有するようにしてもよい。この場合、緩衝器用装置の径方向の剛性をさらに高めることができ、シール部材が高精度に線接触した状態を維持することができる。

前記隔壁部と前記ガイド円筒部とは、一体成形してもよい。この場合、さらに簡単な構造とすることができる。

本発明の別の態様は、緩衝器である。この緩衝器は、シリンダと、前記シリンダ内に挿入されるピストンロッドと、前記ピストンロッドに連結されるピストンと、前記シリンダ内に移動自在に設けられ、前記シリンダ内に第１流体室と第２流体室とを形成する上述したいずれかの態様の緩衝器用装置と、を備える。

この態様によれば、緩衝器の作動性を向上させることができ、優れた緩衝機能を得ることができる。

本発明によれば、より簡単な構造で線接触による密封面を形成することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態のフリーピストンを備えた緩衝器の概略断面図である。図１に示すように、本実施形態の緩衝器１０はモノチューブ式ショックアブソーバである。緩衝器１０は、シリンダ１２、ピストンロッド１４、ピストン１６、フリーピストン２０などを備える。

シリンダ１２の一端開口部にはロッドガイド１８が配設されており、ピストンロッド１４はロッドガイド１８の中央に設けられた貫通孔１８ａに、軸方向に摺動自在に挿通されている。ピストンロッド１４の先端には、ピストン１６がシリンダ１２内を摺動自在に連結されている。ピストン１６にはオリフィス１６ａが設けられている。シリンダ１２内のピストン１６よりも下方向には、フリーピストン２０がシリンダ１２内を軸方向に移動自在に設けられている。シリンダ１２内は、フリーピストン２０によって、作動油が封入された第１流体室としての油室１２１と、高圧ガスが封入された第２流体室としてのガス室１２２とに画成されている。また、油室１２１は、ピストン１６によって上室１２１ａと下室１２１ｂの２室に画成されている。

緩衝器１０の伸び工程、縮み工程によりピストン１６がシリンダ１２の軸方向に移動するときに、作動油がオリフィス１６ａを通過して上室１２１ａ、下室１２１ｂの間を流れる。このときの流体抵抗により減衰力が発生し、衝撃が緩衝される。なお、伸び工程とは、ピストンロッド１４がシリンダ１２外部へ伸びる方向に変位する工程をいい、縮み工程とは、ピストンロッド１４がシリンダ１２内部へ縮む方向に変位する工程をいう。

伸び工程においては、ピストンロッド１４が上室１２１ａから退出し、油圧が下室１２１ｂで低下する。一方、縮み工程では、ピストンロッド１４が上室１２１ａに進入し、油圧が下室１２１ｂで上昇する。これらの場合、フリーピストン２０が、上室１２１ａおよび下室１２１ｂの圧力のバランスがとれる位置までシリンダ１２内を移動する。

続いてフリーピストン２０の構成について詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る緩衝器用装置としてのフリーピストンの概略断面図である。図２に示すように、フリーピストン２０は、隔壁部２２と、ガイド円筒部２４と、シール部材２６とを有する。

隔壁部２２は、シリンダ１２内を油室１２１とガス室１２２とに区画するための隔壁であり、鉄、アルミなどの金属あるいはゴムなどの弾性体で構成される。隔壁部２２の、後述するガイド円筒部２４に接する領域には、フリーピストン２０の径方向への変形を防ぐためのリブを設けてもよい。特に隔壁部２２が弾性体からなる場合には、リブを当該領域に設けてフリーピストン２０の径方向の剛性を高め、径方向への変形を防ぐことが好ましい。リブの形状は特に限定されず、例えばガイド円筒部２４の内側面に沿って隔壁部２２の周縁部全周に渡って設けられた円環状リブなどが挙げられる。

隔壁部２２の外周には、ガイド円筒部２４が設けられている。ガイド円筒部２４は鉄、アルミなどの金属からなり、隔壁部２２とガイド円筒部２４とは、例えばろう付けなどにより接合される。ガイド円筒部２４は、シリンダ１２の内側面に略平行で、隔壁部２２の厚さ（シリンダ１２の軸方向の長さ）よりも大きい外側面部２４ａを備える。したがって、フリーピストン２０は、ガイド円筒部２４によりそのシリンダ１２の軸方向への移動がガイドされる。すなわち、フリーピストン２０がシリンダ１２の軸方向に対して傾いた場合であっても、ガイド円筒部２４によってフリーピストン２０はシリンダ１２内で転覆することはなく、シリンダ１２内でのフリーピストン２０による密封性が維持される。また、ガイド円筒部２４によって、シリンダ１２の軸方向におけるフリーピストン２０の剛性が高められている。

ガイド円筒部２４の外周には、シール部材２６が設けられている。シール部材２６は、たとえば、ガイド円筒部２４の外側面部２４ａに加硫接着されて設けられる。シール部材２６は、フリーピストン２０の径外方向に突起した２つの環状リップ部２６ａ、２６ｂを有し、環状リップ部２６ａ、２６ｂがシリンダ１２の内側面に接触する。これによりフリーピストン２０は、シリンダ１２に線接触して密封面を形成し、シリンダ１２の下室１２１ｂの作動油とガス室１２２のガスとを分離している。ここでシール部材２６は、シリンダ１２の内側面に平行で、隔壁部２２の厚さよりも大きい外側面部２４ａに設けられるため、シール部材２６とシリンダ１２の内側面とのクリアランスを高精度に出すことができる。そのためシール部材２６とシリンダ１２との精度の高い線接触を得ることができる。シール部材２６は、例えばゴムなどの可撓性材料で形成される。

ここで、隔壁部２２は、シール部材２６の径に垂直な方向における、環状リップ部２６ａ、２６ｂの間の領域（図２中矢印Ａで示される範囲）、特に環状リップ部２６ａ、２６ｂの頂点間の略中央に位置するように設けられている。好ましくは、隔壁部２２はフリーピストン２０の重心を通る位置に設けられる。

図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、隔壁部２２の配設位置の異なるフリーピストンの概略断面図である。図３（Ａ）、（Ｃ）に示すフリーピストンは、それぞれ隔壁部２２がシール部材２６の上端位置あるいは下端位置に配設されたフリーピストンである。一方、図３（Ｂ）に示すフリーピストンは、隔壁部２２がガイド円筒部２４の略中央、すなわち環状リップ部２６ａ、２６ｂの間の領域に配置されており、本実施形態のフリーピストン２０に相当する。

フリーピストンが、図３に示すようにシリンダ１２の軸方向に対して傾いた場合、いずれも図中左端の環状リップ部２６ａの頂点と、図中右端の環状リップ部２６ｂの頂点とに、シリンダ内側面からフリーピストンの径方向内向きの力が印加される。これにより、図３（Ａ）に示す、隔壁部２２が上端に配設されたフリーピストンでは、図中右側のシール部材２６に大きな曲げ力が発生する。図３（Ｃ）に示す、隔壁部２２が下端に配設されたフリーピストンでは、図中左側のシール部材２６に大きな曲げ力が発生する。一方、図３（Ｂ）に示す、隔壁部２２が環状リップ部２６ａ、２６ｂの間の領域に配置されたフリーピストン２０では、シール部材２６に発生する曲げ力を図３（Ａ）、（Ｃ）に示す場合と比べて小さくすることができる。したがって、隔壁部２２を環状リップ部２６ａ、２６ｂの間に配置することで、フリーピストンの径方向の剛性を高めることができる。また、これにより、環状リップ部２６ａ、２６ｂのそれぞれに略均等の押圧力がかかる状態を維持できるため、環状リップ部２６ａ、２６ｂとシリンダ１２とが高精度に線接触した状態を維持することができる。さらに、隔壁部２２を環状リップ部２６ａ、２６ｂの間に配置することで、フリーピストンが傾いた場合に生じるこじり力が小さくなることが、実験により証明されている。

以上のように本実施形態においては、より簡単な構造で線接触による密封面を形成することができる。また、より軽量であり、省スペース化も可能となる。さらに、簡易な製造工程により形成することができ、製造コストを抑えることができる。

また、シール部材はシリンダの内側面と平行な面に設けられているため、シリンダに対してシール部材が高精度に線接触した状態を得ることができ、優れた密封性を維持できる。そのため緩衝器の作動性も向上し、優れた緩衝機能を得ることができる。

（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る緩衝器用装置としてのフリーピストンの概略断面図である。本実施形態のフリーピストンは、隔壁部とガイド円筒部とが一体成形された構成である点を除いては、実施形態１に係るフリーピストンと同様である。

図４に示すように、本実施形態のフリーピストン２０は、隔壁部２２とガイド円筒部２４とが一体成形された構成となっている。これは、例えば鉄、アルミ等の金属材料をもちいてプレス成形などにより得ることができる。プレス成形することでガイド円筒部２４には折り返し部２４ｂが形成され、これにより、フリーピストン２０の径方向の剛性を高めることができる。また、隔壁部２２は金属材料で形成されている。そのため、本実施形態においては、隔壁部２２にリブを設けなくてもフリーピストン２０の径方向への変形を防ぐことができる。なお、隔壁部２２にリブを設けてもよい。

以上のように本実施形態においては、フリーピストンの隔壁部とガイド円筒部とが一体成形されるため、さらに簡単な構造とすることができ、製造工程もより簡素化することができる。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。たとえば本実施形態では環状リップ部を２つ設けた構成を示したが、特にこれに限定されず、２つ以上であればよく、求められる密封性、コストなどにあわせて適宜変更することができる。なお、環状リップ部が３つ以上の場合には、隔壁部は両端の環状リップ部間の領域に位置するように設けられる。ここで両端の環状リップ部とは、シリンダの軸方向の最上部と最下部の環状リップ部を意味する。

また、上述の実施形態では、モノチューブ式ショックアブソーバを実施例として本発明を説明したが、本発明は、モノチューブ式ショックアブソーバに限られず、ガス室分離タイプのショックアブソーバであれば、適用することができる。たとえば、ツインチューブ式ショックアブソーバや、３重管式ショックアブソーバにおいても、ガス室分離タイプであれば本発明を適用可能である。

実施形態１のフリーピストンを備えた緩衝器の概略断面図である。 フリーピストンの概略断面図である。 隔壁部の配設位置の異なるフリーピストンの概略断面図である。 実施形態２に係るフリーピストンの概略断面図である。

符号の説明

１０ 緩衝器、 １２ シリンダ、 １４ ピストンロッド、 １６ ピストン、 １６ａ オリフィス、 １８ ロッドガイド、 １８ａ 貫通孔、 ２０ フリーピストン、 ２２ 隔壁部、 ２４ ガイド円筒部、 ２４ａ 外側面部、 ２４ｂ 折り返し部、 ２６ シール部材、 ２６ａ、２６ｂ 環状リップ部、 １２１ 油室、 １２１ａ 上室、 １２１ｂ 下室、 １２２ ガス室。

Claims (5)

1. 隔壁部と、
   前記隔壁部の外周に設けられるガイド円筒部と、
   前記ガイド円筒部の外周に設けられるシール部材と、を備える緩衝器用装置であって、
   前記シール部材は、径外方向に突起した複数の環状リップ部を有し、
   前記隔壁部は、前記シール部材の径に垂直な方向における、両端の前記環状リップ部の間の領域に位置することを特徴とする緩衝器用装置。
2. 前記ガイド円筒部は、前記隔壁部の厚さよりも大きい外側面部を有し、
   前記シール部材は、前記外側面部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器用装置。
3. 前記隔壁部は、前記ガイド円筒部に接する領域にリブを有することを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器用装置。
4. 前記隔壁部と前記ガイド円筒部とは、一体成形されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の緩衝器用装置。
5. シリンダと、
   前記シリンダ内に挿入されるピストンロッドと、
   前記ピストンロッドに連結されるピストンと、
   前記シリンダ内に移動自在に設けられ、前記シリンダ内に第１流体室と第２流体室とを形成する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の緩衝器用装置と、
   を備えることを特徴とする緩衝器。

Images