JP2010112423A - 液圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】不利を招かずにストローク長を確保しつつ全長の短縮化を実現することができる液圧緩衝器を提供することである。
【解決手段】本発明の課題解決手段は、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されてシリンダ１内を二つの作動室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されてピストン２に連結されるロッド３と、シリンダ１を覆ってシリンダ１との間にリザーバＲを形成する外筒４と、外筒４とロッド３との間に介装されるエアバネ５とを備えた液圧緩衝器において、リザーバＲをエアバネ５内に連通した。
【選択図】図１

Description

本発明は、液圧緩衝器の改良に関する。

従来の液圧緩衝器にあっては、たとえば、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、ピストンに一端が連結されるロッドとを備えて構成され、制振対象の振動を抑制している。

また、ピストンの両側にロッドを備えた両ロッド型に比較してピストンの一方側のみにロッドを備えた片ロッド型のほうがストローク長を確保しやすいことから、車両の車体と車軸との間に介装されてサスペンション用途に使用される液圧緩衝器にあっては、多くの場合、片ロッド型の構造を採用している。

このような片ロッド型の液圧緩衝器にあっては、ピストンがシリンダに対して軸方向に移動する際に、ロッドがシリンダ内に出入りし、このシリンダ内に出入りするロッド体積によってシリンダ内の作動室の容積が変化してシリンダ内の液体量に過不足が生じるため、シリンダとシリンダを覆う外筒との間に気室と液室を備えたリザーバを設け、リザーバから過不足分の液体を給排して補償するもの（たとえば、特許文献１参照）がある。

詳しくは、リザーバには、少なくとも最収縮時にシリンダ内に侵入するロッドの体積以上の液体を充填しておく必要があり、液圧緩衝器の最伸長時にはリザーバからシリンダへ液体を供給するためリザーバ内の液面が最下降して気室が減圧され、液圧緩衝器の最収縮時にはシリンダからリザーバへ液体が排出されるためリザーバ内の液面が最上昇して気室が最圧縮されることになる。
特開平０８−２００４２８号公報（図１）

ところで、上述のような片ロッド複筒型の液圧緩衝器において、ストローク長を維持しつつ、全長を短縮することを考えた場合、種々の問題がある。

というのは、片ロッド複筒型の液圧緩衝器にあっては、リザーバの容積が充分でないと最圧縮状態における気室の容積が不足して液圧緩衝器の伸縮に伴う気室の圧縮比が高くなり、リザーバ内およびシリンダ内の作動室が過剰に加圧されてしまい、作動室内の圧力はロッドの外周をシールするシール部材にも作用するため、シリンダ内圧が過剰となるとシール部材のロッドを締め付ける緊迫力が大きくなりすぎて、ロッドの摺動抵抗が増して液圧緩衝器の円滑な伸縮を妨げる恐れがあるからである。

すなわち、ストローク長を維持するためにはリザーバの容積を小さくすることができないため、液圧緩衝器の全長を短くすることに伴いリザーバの軸方向長さ（リザーバ長）が短縮されてもリザーバ容積が減少しないように外筒径を大きくするかシリンダ径を小さくするなどして、リザーバ容積を確保する必要がある。

したがって、液圧緩衝器の全長を短くするためには、液圧緩衝器の外径を太くするか、シリンダ径を小さくすることのいずれかを選択することになるが、液圧緩衝器の外径を大きくすると車両への搭載性が悪化し、かといってシリンダ径を小さくするとこれに摺接するピストンも小径となって受圧面積が小さくなり、液圧緩衝器の減衰力が不足する事態を招く恐れがあるため、いずれを選択しても不利が生じることになる。

そこで、本発明は上記した点を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、不利を招かずにストローク長を確保しつつ全長の短縮化を実現することができる液圧緩衝器を提供することである。

本発明の課題解決手段は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるロッドと、シリンダを覆ってシリンダとの間にリザーバを形成する外筒と、外筒とロッドとの間に介装されるエアバネとを備えた液圧緩衝器において、リザーバをエアバネ内に連通したことを特徴とする。

本発明の液圧緩衝器によれば、液圧緩衝器のストローク長を維持したまま全長を短縮することで、リザーバ内に充分に気室の容積を確保できない場合にあっても、エアバネ内がリザーバの一部或いは気室として機能するので、液圧緩衝器の伸縮に伴う気室の圧縮比が高くなることがなく、シリンダ内の作動室が過剰に加圧されてシールのロッドを締め付ける緊迫力が過剰となって液圧緩衝器の円滑な伸縮を妨げることもない。

また、エアバネ内がリザーバの一部或いは気室として機能するので、液圧緩衝器のストローク長を維持したまま全長を短縮することに伴って、外筒の径を著しく太くしたり、シリンダの径を細くしたりする必要もなく、液圧緩衝器の車両への搭載性を悪化させたり、液圧緩衝器の減衰力不足を招くといった不利を生じることなく、ストローク長を確保しつつ液圧緩衝器の全長の短縮化が可能となる。

以下、図に示した一実施の形態に基づいて本発明について説明する。図１は、本発明の一実施の形態における液圧緩衝器の縦断面図である。図２は、本発明の一実施の形態の一変形例における液圧緩衝器の縦断面図である。

一実施の形態における液圧緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されてシリンダ１内を二つの作動室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されてピストン２に連結されるロッド３と、シリンダ１を覆ってシリンダ１との間にリザーバＲを形成する外筒４と、外筒４とロッド３との間に介装されるエアバネ５とを備えて構成され、リザーバＲ内に図１中下方側の作動室Ｒ２へ連通される液室Ｌと、エアバネ５内に連通される気室Ｇとが設けられている。

そして、作動室Ｒ１，Ｒ２および液室Ｌ内には、作動油等の液体が充填され、エアバネ５および気室Ｇ内にはともに、気体が充填されている。

シリンダ１は、外筒４内に収容され、外筒４の図１中上端に嵌合されるロッドガイド６と、外筒４の図１中下端を閉塞するキャップ７とで挟持され、外筒４内に固定されている。

このように外筒４内にシリンダ１が収容固定されると、シリンダ１と外筒４との間には環状隙間が設けられ、この環状隙間でリザーバＲが形成されている。また、シリンダ１の下端と上記キャップ７との間には、仕切部材８が介装されており、リザーバＲとシリンダ１内とがこの仕切部材８によって仕切られている。

シリンダ１内にはピストン２が摺動自在に挿入されてシリンダ１内には二つの圧力室Ｒ１，Ｒ２が形成されている。ピストン２には、上記作動室Ｒ１と作動室Ｒ２とを連通する通路２ａが設けられており、該通路２ａの途中には、減衰力発生要素２ｂが設けられている。減衰力発生要素２ｂは、上記通路２ａを液体が通過する際に液体の流れに抵抗を与え、所定の圧力損失を生じさせるものであればよく、具体的にはたとえば、オリフィスやリーフバルブといった減衰バルブを採用することができる。

また、仕切部材８には、リザーバＲと作動室Ｒ２とを連通する通路８ａ，８ｂが設けられており、通路８ａの途中には、リザーバＲから作動室Ｒ２へ向かう流れのみを許容する逆止弁８ｃが設けられ、通路８ｂの途中には、作動室Ｒ２からリザーバＲへ向かう流れのみを許容するとともに当該流れに抵抗を与える減衰力発生要素８ｄが設けられている。

したがって、この液圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダ１に対してピストン２が図１中上方向へ移動すると、ピストン２の移動に伴って容積が減少する作動室Ｒ１から容積が増大する作動室Ｒ２へ通路２ａを介して移動する液体の流れに減衰力発生要素２ｂで抵抗を与えて圧力損失を生じせしめ、作動室Ｒ１と作動室Ｒ２に差圧を所持せしめて減衰力を発揮するようになっている。また、その際、ロッド３がシリンダ１内から退出することによってシリンダ１内で不足する体積分の液体は、仕切部材８の通路８ａを介してリザーバＲからシリンダ１内に供給されて伸長作動時の体積補償が行われる。したがって、液圧緩衝器Ｄの伸長作動時には、リザーバＲ内の液面が下降して液室Ｌの容積が減少するとともに気室Ｇの容積が増大し、液室Ｌから上記不足分の液体が作動室Ｒ１，Ｒ２内に供給されることになる。

反対に、シリンダ１に対してピストン２が図１中下方向へ移動すると、ピストン２の移動に伴って容積が減少する作動室Ｒ２から容積が増大する作動室Ｒ１へ通路２ａを介して移動し、ロッド３がシリンダ１内へ進入することによってシリンダ１内で過剰となる体積分の液体が仕切部材８の通路８ｂを介してリザーバＲへ排出される。

このように液圧緩衝器Ｄが収縮する場合には、液体は減衰力発生要素２ｂ，８ｄを通過するので、これら減衰力発生要素２ｂ，８ｄで通過する液体の流れに抵抗を与えて圧力損失を生じせしめ、作動室Ｒ１と作動室Ｒ２に差圧を所持せしめて減衰力を発揮するようになっている。また、ロッド３がシリンダ１内へ進入することによってシリンダ１内で過剰となる体積分の液体は、上述のように、仕切部材８の通路８ｂを介してリザーバＲへ排出されて収縮作動時の体積補償が行われるので、収縮作動時には、リザーバＲ内の液面が上昇して液室Ｌの容積が増大するとともに気室Ｇの容積が減少することになる。

なお、上述したところでは、通路２ａは、一つのみ設けられるようになっているが、複数設けるようにしてもよく、さらに、作動室Ｒ１から作動室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路と作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路を並列させて設けるようにしてもよい。また、この場合、液圧緩衝器Ｄは、リザーバＲを備えており、仕切部材８の通路８ｂにてシリンダ１からリザーバＲへ向かう液体の流れに抵抗を与えるようになっており、収縮作動時にロッド３のシリンダ１内への侵入によって作動室Ｒ１，Ｒ２内を加圧できるため、ピストン２に設ける通路を複数並列される場合には、作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れに対して抵抗を与えずとも収縮側の減衰力を発揮することができるので、作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れを許容する通路には減衰力発生要素を設置しなくともよい。

戻って、ロッド３は、シリンダ１の上端に設けられてシリンダ１の図１中上端を封止する環状のロッドガイド６の内周に筒状のベアリング９を介して軸支されて、シリンダ１外へ突出されており、このロッド３の上端と外筒４の図１中下端を閉塞するキャップ７に設けられる図示しない取付部を介して液圧緩衝器Ｄを車両における車体と車軸との間といった制振対象に取付けることができるようになっている。

なお、外筒４の上端内周とロッドガイド６の外周との間には、筒状のシールケース１３の下端が介装されており、シールケース１３内にはロッド３の外周に摺接する環状のシール１４が収容され、このシール１４とロッドガイド６との上端と間には、ロッドガイド６の上端に着座する環状のチェック弁１５と、チェック弁１５をロッドガイド６へ向けて附勢するバネ１６とが介装されている。

また、ロッドガイド６の外周には、ロッドガイド６を上下に貫通して、シールケース１３内とリザーバＲ内とを連通する連通孔６ａが設けられており、ロッド３とベアリング９との間を通過した液体がチェック弁１５の内周に形成される空間に貯留され、当該空間の圧力が所定圧となるとチェック弁１５がロッドガイド６から離座して連通孔６ａを介して上記空間をリザーバＲへ連通せしめて、当該空間の蓄圧を防止することができるようになっている。

そして、本実施の形態では、外筒４の図１中上端側部には、透孔４ａが設けられており、この透孔４ａを介してリザーバＲ内の気室Ｇがエアバネ５内に連通されている。

このエアバネ５は、ロッド３の上端に取付けた有頂筒状のエアチャンバ１０と、外筒４の外周に取付けた筒状であってエアチャンバ１０より小径のエアピストン１１と、エアチャンバ１０とエアピストン１１との間に介装される筒状のダイヤフラム１２とを備えて構成され、エアチャンバ１０とエアピストン１１とダイヤフラム１２とで区画される空間内には圧縮状態で気体が充填され、エアバネ５は、液圧緩衝器Ｄを伸長させる方向に弾発力を発揮している。

そして、エアバネ５内が上記したように透孔４ａを介して気室Ｇに連通されており、シリンダ１内の作動室Ｒ１，Ｒ２は、気室Ｇを介してエアバネ５内の圧力によって附勢されている。

このように本発明の液圧緩衝器Ｄにあっては、気室Ｇをエアバネ５内に連通することで、エアバネ５内を気室Ｇとして機能させることができ、気室ＧをリザーバＲ内のみで確保する必要が無く、液圧緩衝器Ｄの最収縮時にリザーバＲの容積の大部分を液室Ｌに割り当てることができる。

したがって、液圧緩衝器Ｄのストローク長を維持したまま全長を短縮することで、リザーバＲ内に充分に気室Ｇの容積を確保できない場合にあっても、エアバネ５内が気室Ｇとして機能するので、液圧緩衝器Ｄの伸縮に伴う気室Ｇの圧縮比が高くなることがなく、シリンダ１内の作動室Ｒ１，Ｒ２が過剰に加圧されてシール１４のロッド３を締め付ける緊迫力が過剰となって液圧緩衝器Ｄの円滑な伸縮を妨げることもない。

また、エアバネ５内が気室Ｇとして機能するので、液圧緩衝器Ｄのストローク長を維持したまま全長を短縮することに伴って、外筒４の径を著しく太くしたり、シリンダ１の径を細くしたりする必要もなく、液圧緩衝器Ｄの車両への搭載性を悪化させたり、液圧緩衝器Ｄの減衰力不足を招くといった不利を生じることなく、ストローク長を確保しつつ液圧緩衝器Ｄの全長の短縮化が可能となる。

また、液圧緩衝器Ｄが伸縮する際には、エアチャンバ１０とエアピストン１１とが遠近して、上記エアバネ５の容積を拡縮することになり、エアバネ５内の圧力が変動するようになっており、車両に搭載される重量が大きくなると、シリンダ２内の作動室Ｒ１，Ｒ２の圧力を上昇させることになる。

ゆえに、積載物を含めた車両重量が大きくなる場合には、液圧緩衝器Ｄが発生する減衰力も大きくなり、車両重量の増加に応じて車両に適する減衰力を発揮することができ、車両重量増加時の減衰力不足を解消する。

反対に、積載物を含めた車両重量が小さくなるとエアバネ５内の圧力が減少するので、上記したところとは反対に、液圧緩衝器Ｄの減衰力は小さくなって、車両重量の減少に応じて車両に適する減衰力を発揮することができ、車両重量減少時に減衰力過剰となってしまう事態を招くことも無い。

さらに、液圧緩衝器Ｄの場合、エアバネ５内の圧力を変化させることで、発生減衰力が変化する構造となっているので、エアバネ５内の圧力を制御することによって、減衰力可変型の緩衝器としても使用することができる。

なお、透孔４ａは、図示するところでは外筒４の上方の側部に設けられているが、外筒４以外の他所に設けてもよい。また、液体がリザーバＲ内から透孔４ａを介して漏洩しても、エアバネ５内に貯留されるため、外部へ漏洩することはないが、液体のリザーバＲ内からの漏れを抑制するには、極力リザーバＲの上方に透孔４ａが位置するように設けるとよい。ただし、エアピストン１１の下方に液体を貯留させて、エアバネ５内へ液体の流出入を許容して、エアバネ５を気室ＧとしてだけでなくリザーバＲの一部として機能させるような場合には、エアピストン１１の下方に液体を貯留して、外筒４の貯留液体の液面より下方に透孔４ａを設けた液室Ｌに連通する構成を採用することも可能である。すなわち、リザーバＲの気室Ｇと液室Ｌのどちらをエアバネ５に連通してもよい。

つづいて、一実施の形態の一変形例における液圧緩衝器Ｄ１について説明する。図２に示すように、上述の液圧緩衝器Ｄでは透孔４ａを介して気室Ｇをエアバネ５内に連通していたところ、この一変形例における液圧緩衝器Ｄ１にあっては、透孔４ａに変えて、気室Ｇとエアバネ５内とを連通するとともに途中に気室Ｇからエアバネ５内へ向かう気体の流れのみを許容する逆止弁１８を備えた排出通路１７と、エアバネ５内と気室Ｇとを連通するとともに途中にエアバネ５内から気室Ｇへ向かう気体の流れのみを許容する逆止弁２０を備えた吸込通路１９とを設けている。

これら通路１７，１９は、図示するところでは外筒４の上方の一部を厚肉として厚肉部４ｂを形成し、当該厚肉部４ｂに設けられているが、これに限らず他所に設けてもよい。
このように液圧緩衝器Ｄ１に逆止弁１８を備えた排出通路１７と，逆止弁２０を備えた吸込通路１９を設けることで、リザーバＲ内はエアバネ５内と同圧に保たれ、エアバネ５を気室Ｇの一部をして機能させつつ、エアバネ５内に液体を貯留することを前提としない場合に、横置きにしても液体のリザーバＲ内からエアバネ５内への漏洩を抑止でき、液圧緩衝器Ｄ１の組立が容易となり、保管や運搬も簡単となる。

また、上記逆止弁１８，２０にリリーフ圧を設定することもできる。具体的には、気室Ｇの圧力がエアバネ５内の圧力を上回って、その差がリリーフ圧以上となると逆止弁１８が開弁するようにすればよいので、逆止弁１８の弁体１８ａを附勢するバネ１８ｂのバネ力によってリリーフ圧を調節することができる。さらに、エアバネ５内の圧力が気室Ｇの圧力を上回って、その差がリリーフ圧以上となると逆止弁２０が開弁するようにし、逆止弁２０の弁体２０ａを附勢するバネ２０ｂのバネ力によってリリーフ圧を調節することができる。

このように、逆止弁１８，２０にリリーフ圧を設定することで、リザーバＲ内とエアバネ５内の圧力差がリリーフ圧以内であれば、逆止弁１８，２０が閉弁状態に保たれるので、エアバネ５内の少々の圧力変動によっては、リザーバＲとエアバネ５内とが連通状態とならないので、より一層、液体のリザーバＲ内からエアバネ５内への漏洩を抑止でき、液圧緩衝器Ｄ１の組立容易性、保管や運搬の簡易性がより一層高まることになる。よって、液圧緩衝器Ｄが微振幅で伸縮するときには、逆止弁１８，２０が開弁しない場合もあるが、このような微振幅時においては、気室Ｇの圧力が大きく変動することもないので、特に、発生減衰力に悪影響を与えることは無い。

なお、上記したところでは、液圧緩衝器Ｄを車両へ適用する場合、それぞれ単独で車両の車体と車軸との間に介装して使用することを想定して説明しているが、たとえば、この液圧緩衝器Ｄにアクチュエータを直列接続して車両の車体と車軸との間に介装して使用することもでき、このような場合には、アクチュエータを介してエアバネ５のエアチャンバ１０をロッド３に連結するようにしてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の一実施の形態における液圧緩衝器の縦断面図である。 本発明の一実施の形態の一変形例における液圧緩衝器の縦断面図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ ピストン
２ａ 通路
２ｂ，８ｄ 減衰力発生要素
３ ロッド
４ 外筒
４ａ 透孔
４ｂ 厚肉部
５ エアバネ
６ ロッドガイド
６ａ 連通孔
７ キャップ
８ 仕切部材
８ａ，８ｂ 通路
８ｃ 逆止弁
９ ベアリング
１０ エアチャンバ
１１ エアピストン
１２ ダイヤフラム
１３ シールケース
１４ シール
１５ チェック弁
１６ バネ
１７ 排出通路
１８ 排出通路における逆弁弁
１８ａ，２０ａにおける弁体
１８ｂ，２０ｂにおけるバネ
１９ 吸込通路
２０ 吸込通路における逆弁弁
Ｄ 液圧緩衝器
Ｇ 気室
Ｌ 液室
Ｒ リザーバ
Ｒ１，Ｒ２ 作動室

Claims (5)

1. シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるロッドと、シリンダを覆ってシリンダとの間にリザーバを形成する外筒と、外筒とロッドとの間に介装されるエアバネとを備えた液圧緩衝器において、リザーバをエアバネ内に連通したことを特徴とする液圧緩衝器。
2. リザーバ内に気室と少なくとも一方の作動室に連通される液室とを設け、気室をエアバネ内に連通したことを特徴とする液圧緩衝器。
3. 気室とエアバネ内とを連通するとともに途中に気室からエアバネ内へ向かう気体の流れのみを許容する逆止弁を備えた排出通路と、エアバネ内と気室とを連通するとともに途中にエアバネ内から気室へ向かう気体の流れのみを許容する逆止弁を備えた吸込通路とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の液圧緩衝器。
4. 上記各逆止弁に開弁するリリーフ圧を設定したことを特徴とする請求項３に記載の液圧緩衝器。
5. エアバネは、ロッドに連結される筒状のエアチャンバと、外筒に連結され筒状であってエアチャンバより小径のエアピストンと、エアチャンバとエアピストンとの間に介装されるダイヤフラムとを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液圧緩衝器。

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