JP2010054009A - Shock absorber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体圧を利用する緩衝器に関するものである。 The present invention relates to a shock absorber that uses fluid pressure.
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が連結されたピストンが摺動可能に設けられ、ピストン部に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が設けられた構造となっている。これにより、ピストンロッドの伸縮に伴うシリンダ内のピストンの摺動によって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。 In general, a cylindrical hydraulic shock absorber attached to a suspension device of a vehicle such as an automobile has a piston in which a piston rod is connected in a cylinder in which oil is sealed, and is slidable. It has a structure provided with a damping force generation mechanism including an orifice, a disk valve, and the like. Thereby, the flow of the oil liquid generated by the sliding of the piston in the cylinder accompanying the expansion and contraction of the piston rod is controlled by the orifice and the disk valve to generate a damping force.
そして、ピストン速度低速域においては、オリフィスによってオリフィス特性(減衰力がピストン速度の2乗にほぼ比例する)の減衰力を発生させ、ピストン速度高速域においては、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(減衰力がピストン速度にほぼ比例する)の減衰力を発生させる。 In the low piston speed range, the orifice generates a damping force having an orifice characteristic (the damping force is approximately proportional to the square of the piston speed), and in the high piston speed range, the disk valve bends and opens. Thus, a damping force having a valve characteristic (a damping force is approximately proportional to the piston speed) is generated.
また、例えば特許文献1に記載されているように、ディスクバルブをコイルバネによってシート部に押圧して、コイルバネのバネ力によってディスクバルブの開弁特性を調整するようにした油圧緩衝器が知られている。
しかしながら、上記特許文献1に記載されているもののように、コイルバネによってディスクバルブを押圧するものでは、次のような問題がある。コイルバネのバネ力を大きくすることによって減衰力を増大させることができるが、この場合、コイルバネの組付時に、大きな圧縮力が必要となるため、組付性が低下することになる。 However, in the case where the disk valve is pressed by a coil spring like the one described in Patent Document 1, there are the following problems. Although the damping force can be increased by increasing the spring force of the coil spring, in this case, a large compressive force is required when assembling the coil spring, so that the assembling property is lowered.
本発明の目的は、ディスクバルブを押圧するコイルバネのバネ力を大きくすることなく、大きな減衰力を発生させることができる緩衝器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a shock absorber capable of generating a large damping force without increasing the spring force of a coil spring that presses a disk valve.
上記の課題を解決するために、本発明は、流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されて前記シリンダから外部に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流体の流れを生じる流路と、該流路に設けられたディスクを有する減衰力発生機構とを備えた緩衝器において、
前記減衰力発生機構は、前記流路の開口部が設けられたバルブ本体と、前記バルブ本体に設けられ前記流路の開口部の外周に突出された環状の外側シート部と、前記外側シート部の内周部近傍に配置されて前記外側シート部との間で前記流路の開口部を取囲むように突出された内側シート部と、前記外側シート部及び前記内側シート部に着座するディスクと、前記ディスクを前記内側シート部に向かって押圧するコイルバネとを有していることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a cylinder in which a fluid is sealed, a piston slidably inserted into the cylinder, and is connected to the piston and extends from the cylinder to the outside. In a shock absorber including a piston rod, a flow path that generates a flow of fluid by sliding of the piston, and a damping force generation mechanism having a disk provided in the flow path.
The damping force generation mechanism includes a valve body provided with an opening of the flow path, an annular outer sheet part provided on the valve body and projecting from an outer periphery of the opening of the flow path, and the outer sheet part. An inner sheet portion that is disposed in the vicinity of the inner peripheral portion and protrudes so as to surround the opening of the flow path between the outer sheet portion, and a disk that is seated on the outer sheet portion and the inner sheet portion. And a coil spring that presses the disk toward the inner sheet portion.
本発明に係る緩衝器によれば、ディスクを押圧するコイルバネのバネ力を大きくすることなく、大きな減衰力を発生させることができる。 According to the shock absorber according to the present invention, a large damping force can be generated without increasing the spring force of the coil spring that presses the disk.
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。
本実施形態に係る緩衝器の要部であるバルブ本体としてのピストン部分を図1に示し、そのピストンの下端面を図2に示す。図1に示すように、緩衝器1は、自動車のサスペンション装置に装置される筒型の油圧緩衝器であって、作動流体である油液が封入されたシリンダ2(図1には、その内壁を仮想線で示す)内にピストン3が摺動可能に挿入されて、このピストン3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室に分けられている。ピストン3には、ピストンロッド4の一端部が連結され、ピストンロッド4の他端側は、シリンダ2の端部を密封するオイルシール(図示せず)及びピストンロッド4を案内するロッドガイド(図示せず)に挿入、貫通されて外部に延出されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a piston portion as a valve body which is a main part of the shock absorber according to this embodiment, and FIG. 2 shows a lower end surface of the piston. As shown in FIG. 1, a shock absorber 1 is a cylindrical hydraulic shock absorber installed in a suspension device of an automobile, and is a cylinder 2 (in FIG. The
シリンダ2の他端部側には、フリーピストン(図示せず)によってガス室が形成されており、ガス室内に封入された高圧ガスの圧縮、膨張によってピストンロッドのストロークに伴なうシリンダ2内の容積変化を許容する。なお、ガス室を形成する代わりに、シリンダ下室2Bに、油液及びガスが封入されたリザーバを接続して、シリンダ2内の容積変化を許容するようにしてもよい。
A gas chamber is formed on the other end side of the
ピストン3は、ピストン半体3A、3Bからなる軸方向に2分割された構造となっている。そして、ピストン半体3A、3Bを互いに結合し、一方のピストン半体3A側に、略円筒状のバネ受6を当接させ、これらにピストンロッド4の一端部に形成された小径部4Aを挿入、貫通して、小径部4Aの先端に、略円筒状のバネ受7を螺着することによって、ピストン3及びバネ受6、7が一体化されてピストンロッド4に連結されている。ピストン3の外周部には、摺動部材であるピストンバンド8が装着されている。
The
ピストン3には、シリンダ上下室2A、2B間を連通して油液の流路となる伸び側油路9及び縮み側油路10が設けられている。伸び側油路9は、ピストン3のシリンダ下室2B側の端面の半径方向略中央に円形の開口部9Aを有している。開口部9Aは、円周方向に沿って等間隔で5つ配置されている。また、伸び側油路9は、ピストン3のシリンダ上室2A側の端面の外周部に長方形の開口部9Bを有している。開口部9Bは、円周方向に沿って等間隔で反対側の開口部9Aと同位相で5つ配置されている。なお、伸び側油路9の開口部9A、9Bは、図示の例では5つであるが、その数は任意である。
The
縮み側油路10は、上記縮み側油路9と同様、ピストン3のシリンダ上室2A側の端面の半径方向略中央に円形の開口部10Aを有している。開口部10Aは、円周方向に沿って等間隔で5つ配置されている。また、ピストン3のシリンダ下室2B側の端面の外周部に長方形の開口部10Bを有している。開口部10Bは、円周方向に沿って等間隔で反対側の開口部10Aと同位相で5つ配置されている。なお、縮み側油路10の開口部10A、10Bは、図示の例では5つであるが、その数は任意である。縮み側油路10の開口10A、10Bは、それぞれ伸び側油路9の開口9B、9Aの間に配置されている。
The contraction-side oil passage 10 has a
伸び側油路9及び縮み側油路10のそれぞれその油液の流れを制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構D1、D2が設けられている。
伸び側油路9の減衰力発生機構D1について次に説明する。図2に示すように、ピストン3のシリンダ下室2B側の端面には、縮み側油路10の開口10Bの内周側で、伸び側油路9の5つの開口部9Aの周囲に環状の外側シート部11が突出されている。また、外側シート部11の内周部近傍に環状の内側シート部12が突出されて、外側シート部11と内側シート部12との間に、開口部9Aに連通する環状溝13が形成されている。内側シート部12の外周部は、開口部9Aと重なる位置にあり、内側シート部12の外周部には、各開口部9Aを取囲む略円形の切欠12Aが形成されている。これにより、内側シート部12は、外側シート部11との間で開口部9Aを取囲んでいる。また内側シート部12は、開口部9Aと重なる位置にあり、外側シート部11と対向する大径部と、開口部9Aの最内周に位置する最内周点と対向し、切欠12Aのうち最も小径となる小径部がある。ピストン3のシリンダ下室2B側の端面の中央部には、ピストンロッド4の小径部4Aが挿入される円筒状の案内部14が突出されている。
Damping force generation mechanisms D1 and D2 are provided for controlling the flow of the oil liquid in the extension
Next, the damping force generation mechanism D1 of the extension
ピストン3の外側シート部11及び内側シート部12には、単一又は複数積層された円板状のディスク15が着座している。ディスク15は、中央部にピストン3の案内部14が挿入される開口を有しており、案内部14によって軸方向に摺動可能に案内されている。一端部外周にフランジ部16Aを有する円筒状の可動バネ受16が案内部14に嵌合されて案内部14によって軸方向に摺動可能に案内されており、フランジ部16Aがディスク15に当接している。ピストンロッド4の小径部4Aに螺着されたバネ受7の一端部外周には、フランジ部7Aが形成され、このフランジ部7Aと可動バネ受16のフランジ部16Aとの間にバルブスプリング17が介装されている。バルブスプリング17は、圧縮コイルバネであり、ディスク15を所定のセット荷重をもって外側シート部11及び内側シート部12に押圧している。外側シート部11に着座するディスク15の外周部には、環状溝13とシリンダ下室2Bとを常時連通させる切欠状のオリフィス15Aが形成されている。
Single or multiple stacked disk-
縮み側油路10の減衰力発生機構D2について次に説明する。ピストン3のシリンダ下室2B側の端面には、上述のシリンダ上室2A側の端面と略同様に、伸び側油路10の開口9Bの内周側で、縮み側油路10の5つの開口部10Aの周囲に環状の外側シート部18が突出されている。また、外側シート部18の内周部近傍に環状の内側シート部19が突出されて、外側シート部18と内側シート部19との間に、開口部10Aに連通する環状溝20が形成されている。内側シート部19の外周部は、開口部10Aと重なる位置にあり、内側シート部19の外周部には、各開口部10Aの周囲を取囲む略円形の切欠19Aが形成されている。これにより、内側シート部19は、外側シート部18との間で開口部10Aを取囲んでいる。ピストン3のシリンダ上室2A側の端面の中央部には、ピストンロッド4の小径部4Aが挿入される円筒状の案内部21が突出されている。
Next, the damping force generation mechanism D2 of the compression side oil passage 10 will be described. On the end surface of the
ピストン3の外側シート部11及び内側シート部12には、単一又は複数積層された円板状のディスク22が着座している。ディスク22は、中央部にピストン3の案内部21が挿入される開口を有しており、案内部21によって軸方向に摺動可能に案内されている。一端部外周にフランジ部23Aを有する円筒状の可動バネ受23が案内部21に嵌合されて案内部21によって軸方向に摺動可能に案内されており、フランジ部23Aがディスク22に当接している。ピストンロッド4の小径部4Aが挿入されたバネ受6の一端部外周には、フランジ部6Aが形成され、このフランジ部6Aと可動バネ受23のフランジ部23Aとの間にバルブスプリング24が介装されている。バルブスプリング24は、圧縮コイルバネであり、ディスク22を所定のセット荷重をもって外側シート部18及び内側シート部19に押圧している。外側シート部18に着座するディスク22の外周部には、環状溝20とシリンダ上室2Aとを常時連通させる切欠状のオリフィス22Aが形成されている。
Single or multiple stacked disc-shaped
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4の伸び行程時には、シリンダ2内のピストン3の摺動によって、シリンダ上室2A側の油液が加圧されて、主に伸び側油路9を通ってシリンダ下室2B側に流れ、減衰力発生機構D1のオリフィス15A及びディスク15によって減衰力が発生する。なお、一部の油液は、縮み側油路10に設けられたオリフィス22Aを流通する。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
During the extension stroke of the piston rod 4, the fluid in the cylinder
これにより、ピストン速度低速域においては、オリフィス15A、22Aにより、オリフィス特性(減衰力がピストン速度の2乗に略比例する)の減衰力が発生する。ピストン速度の上昇により、シリンダ上室2A側の圧力が上昇してディスク15の開弁圧力に達すると、バルブスプリング17のバネ力に抗してディスク15が開弁して流路面積が拡大し、その開度に応じたバルブ特性(減衰力がピストン速度に略比例する)の減衰力が発生する。
Thereby, in the piston speed low speed region, the
また、ピストンロッド4の縮み行程時には、シリンダ2内のピストン3の摺動によって、シリンダ下室2B側の油液が加圧されて、主に縮み側油路10を通ってシリンダ上室2A側に流れ、減衰力発生機構D2のオリフィス22A及びディスク22によって減衰力が発生する。なお、一部の油液は、伸び側油路9に設けられたオリフィス15Aを流通する。
Further, during the contraction stroke of the piston rod 4, the fluid on the cylinder
これにより、ピストン速度低速域においては、オリフィス15A、22Aにより、オリフィス特性の減衰力が発生する。ピストン速度の上昇により、シリンダ下室2B側の圧力が上昇してディスク22の開弁圧力に達すると、バルブスプリング24のバネ力に抗してディスク22が開弁して流路面積が拡大し、その開度に応じたバルブ特性の減衰力が発生する。
Thereby, in the piston speed low speed region, the
伸び側及び縮み側の減衰力特性を図5に示す。図5において、実線(1A)は、ピストン速度低速域のオリフィス特性を示し、実線(1B)は、ピストン速度が上昇してディスバルブ15、22が開弁した後のバルブ特性を示している。 FIG. 5 shows the damping force characteristics on the expansion side and the contraction side. In FIG. 5, the solid line (1A) indicates the orifice characteristic in the low speed region of the piston speed, and the solid line (1B) indicates the valve characteristic after the piston speed is increased and the disvalves 15 and 22 are opened.
外側シート部11、18の近傍に内側シート部12、19を配置したことにより、これらに着座するディスク15、22が流体圧を受承する受圧面積が充分小さくなるので、バルブスプリング17、24のバネ力を大きくすることなく、ディスク15、22の開弁圧力を高めて、ピストン速度高速域の減衰力を大きくすることができる。その結果、バルブスプリング17、24を容易に圧縮することができ、これらの組付性を向上させることができる。
Since the
また、外側シート部11、18と内側シート部12、19との間に環状溝13、20を形成したことにより、ディスク15、22の外周部に形成した切欠状のオリフィス15A、22Aは、円周方向のいずれの位置に配置しても、必ず環状溝13、20に連通することになるので、ディスク15、22を組付ける際に、円周方向の位置決めが不要であり、組付性を高めることができる。
Further, by forming the
次に、上記実施形態の変形例について、図3及び図5を参照して説明する。なお、上記実施形態に対して、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。 Next, a modification of the above embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, with respect to the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and only a different part is demonstrated in detail.
図3は、伸び側の減衰力発生機構D1の部分を拡大したものであり、図3に示すように、本変形例では、ディスク15と可動バネ受16のフランジ部16Aとの間に、ディスク15の内周部を支持する小径のリテーナ25が介装されている。また、縮み側の減衰力発生機構D2についても、ほぼ同様に、ディスク22と可動バネ受23のフランジ部23Aとの間に小径のリテーナ(図示せず)が介装されている。また、外側シート部11と内側シート部12の間に段差を設けてあり、外側シート部11の軸方向高さは、内側シート部12の軸方向高さよりも大きくなっている。
FIG. 3 is an enlarged view of the extension-side damping force generation mechanism D1, and as shown in FIG. 3, in this modification, the
これにより、ディスク15、22は、開弁する際、先ず、リテーナ25を支点として撓んで外側シート部11、18からリフトし、その後、油液の圧力の上昇により、バルブスプリング17、24のバネ力に抗して内側シート部12、19からリフトして流路を拡大する。その結果、減衰力特性は、図5に示すように、ピストン速度低速域においては、破線(2A)で示すオリフィス15A、22Aによるオリフィス特性となり、ピストン速度中速域においては、リテーナ25を支点するディスク15、22の撓みにより、破線(2B)で示すバルブ特性(傾き大)となり、ピストン速度高速域においては、バルブスプリング17、24の圧縮により、破線(2C)で示すバルブ特性(傾き小)となる。
As a result, when the
この場合、リテーナ25の外径を変化させることにより、ディスク15、22が撓む際の支点の位置が変化するので、これにより、図5に示すように、ピストン速度中速域及び高速域の減衰力特性を破線(2B)、(2C)〜(2B´)、(2C´)の範囲で変化させることができる。これは、ディスク15、22が撓む際の支点となるリテーナ25の外径よりも外周の部分では、ピストン3とディスク15、22の間に隙間ができて受圧面積が大きくなるので、減衰力が低くなるためである。よって、リテーナ25の外径が内側シート部の小径部と同径の場合は(2B´)、(2C´)の特性になり、リテーナの外径が小径部よりも小径の場合には、(2B)、(2C)の特性になる。
In this case, by changing the outer diameter of the
上述の実施形態において、図4に示すように、内側シート部12、19の外周部を外側シート部11、18と一体化して環状溝13、20を省略してもよい(図4には、伸び側の外側シート部11、内側シート部12及び環状溝13のみが示されている)。この場合、ディスク15、22の外周部に設けられた切欠状のオリフィス15A、22Aを内側シート部12、19の外周部の切欠12A、19Aに連通させる必要があるので(図4には、伸び側の内側シート部12の切欠12Aのみが示されている)、ディスク15、22の組付時に円周方向の位置決めが必要となる。
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 4, the outer peripheral portions of the
なお、上記実施形態では、伸び側及び縮み側共に、本発明に係るディスクバルブ構造が適用されているが、これらは、いずれか一方を通常のディスクバルブ構造としてもよい。また、このディスクバルブ構造は、ピストン部に設けられているが、ベースバルブの減衰力発生機構や、その他の油液の通路となる箇所に設けることもできる。しかし、減衰力がより必要な伸び側、つまりピストン部に用いるほうが、縮み側、つまりベースバルブに用いるよりも本発明の効果をより発揮することができる。さらに、上記実施形態では、油液の流れを制御することによって減衰力を発生させる油圧緩衝器について説明しているが、本発明は、これに限らず、ガス等の他の流体の流れを制御して減衰力を発生させる緩衝器にも適用することができるが、減衰力特性の安定性の観点から、油液を用いたものが、より望ましい。 In the above embodiment, the disk valve structure according to the present invention is applied to both the expansion side and the contraction side. However, either of them may be a normal disk valve structure. In addition, this disc valve structure is provided in the piston portion, but it can also be provided in a portion that becomes a damping force generating mechanism of the base valve or other oil liquid passage. However, the effect of the present invention can be exerted more on the expansion side that requires more damping force, that is, on the piston portion than on the contraction side, that is, on the base valve. Furthermore, although the said embodiment demonstrated the hydraulic buffer which generate | occur | produces damping force by controlling the flow of an oil liquid, this invention is not limited to this and controls the flow of other fluids, such as gas. Although it can be applied to a shock absorber that generates a damping force, it is more preferable to use an oil liquid from the viewpoint of the stability of the damping force characteristic.
1 緩衝器、2 シリンダ、3 ピストン、4 ピストンロッド、9伸び側油路(流路)、9A 開口部、11 外側シート部、12 内側シート部、17 バルブスプリング(コイルバネ)、D1 減衰力発生機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shock absorber, 2 cylinder, 3 piston, 4 piston rod, 9 extension side oil path (flow path), 9A opening part, 11 outer sheet | seat part, 12 inner sheet | seat part, 17 valve spring (coil spring), D1 damping force generation mechanism
Claims (6)
前記減衰力発生機構は、前記流路の開口部が設けられたバルブ本体と、前記バルブ本体に設けられ前記流路の開口部の外周に突出された環状の外側シート部と、前記外側シート部の内周部近傍に配置されて前記外側シート部との間で前記流路の開口部を取囲むように突出された内側シート部と、前記外側シート部及び前記内側シート部に着座するディスクと、前記ディスクを前記内側シート部に向かって押圧するコイルバネとを有していることを特徴とする緩衝器。 A cylinder filled with fluid; a piston slidably inserted into the cylinder; a piston rod connected to the piston and extending outward from the cylinder; and a fluid flow caused by sliding of the piston In a shock absorber provided with a flow path for generating a damping force generation mechanism having a disk provided in the flow path,
The damping force generation mechanism includes a valve body provided with an opening of the flow path, an annular outer sheet part provided on the valve body and projecting from an outer periphery of the opening of the flow path, and the outer sheet part. An inner sheet portion that is disposed in the vicinity of the inner peripheral portion and protrudes so as to surround the opening of the flow path between the outer sheet portion, and a disk that is seated on the outer sheet portion and the inner sheet portion. And a coil spring that presses the disk toward the inner sheet portion.
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