JP2010276102A

JP2010276102A - シリンダ装置

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Publication number: JP2010276102A
Application number: JP2009128905A
Authority: JP
Inventors: Kenji Noda; 健次野田; Yoshiaki Totani; 吉昭戸谷
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-28
Also published as: US8157276B2; CN101900146A; JP5321822B2; DE102010021913A1; US20100301578A1; CN101900146B

Abstract

【課題】シリンダ装置において、液圧の上昇によるシリンダ及びセパレータチューブの変形を防止し、耐圧性を高める。
【解決手段】シリンダ２内にピストンロッド６を連結したピストン５を挿入し、シリンダ２の外周に外筒３を設けてリザーバ４を形成する。シリンダ２にセパレータチューブ１５を外嵌して環状通路１７を形成する。ピストン５の移動に対して、電磁開閉弁２２によって環状通路１７とリザーバ４との間の流路を開閉して、ピストンロッド６をロック及びロック解除する。セパレータチューブ１５の板厚を厚くし、シリンダ２との間をＯリング１６によってシールする。セパレータチューブ１５をベースバルブ１０及びロッドガイド８と重なる位置まで延ばして、シリンダ２の両端部を押える。これにより、液圧の上昇によるシリンダ２及びセパレータチューブ１５の変形を防止し、耐圧性を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１に記載されているように、シリンダ外周部に隙間をもって円筒状のセパレータチューブを被せ、セパレータチューブの両端部内周とシリンダの外周部との間をシール部材によってシールすることにより、シリンダとセパレータチューブとの間に環状の作動液通路を形成するようにしたものがある。シール部材は、例えばセパレータチューブをかしめることによって固定されている。

特開平１０−６１７０８号公報

上記特許文献１に記載されたようにシリンダとセパレータチューブとの間に環状の作動液通路を形成するようしたシリンダ装置では、次のような問題がある。液圧の過度の上昇により、セパレータチューブが変形してシール部材が抜けてしまうことがある。

そこで、本発明は、液圧の上昇によるシリンダ及びセパレータチューブの変形を防止し、耐圧性を高めたシリンダ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、作動液が封入されたシリンダと、
前記シリンダ内に摺動可能に挿入されて、該シリンダ内を第１室と第２室とに仕切るピストンと、
前記ピストンに連結され、一端が外部へ延出されたピストンロッドと、
前記シリンダの外周に設けられて、該シリンダとの間に前記シリンダ内に接続される環状通路を形成するセパレータチューブと、
前記セパレータチューブの外周に設けられて、該セパレータチューブとの間に作動液及びガスが封入されたリザーバを形成する外筒と、
前記シリンダの一端部内側に嵌合されて、前記第１室と前記リザーバとを仕切る第１部材と、
前記シリンダの他端部内側に嵌合されて、前記第２室と前記リザーバとを仕切る第２部材と、
前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって、前記環状通路を介して作動液を流通させる通路と、
前記通路に設けられた弁手段とを備えたシリンダ装置であって、
前記セパレータチューブの一端部及び他端部を前記シリンダの外周に嵌合させ、その嵌合部に内周溝を形成し、該内周溝内に前記セパレータチューブと前記シリンダとの間をシールするシール部材を設け、
前記セパレータチューブの一端部を前記第１部材の近傍まで延ばし、他端部を前記第２部材の近傍まで延ばして、前記セパレータチューブの一端部及び他端部が、それぞれ前記シリンダの一端部及び他端部の前記第１及び第２部材との嵌合部を外周側から押えるようにしたことを特徴とする。

本発明のシリンダ装置によれば、液圧の上昇によるシリンダ及びセパレータチューブの変形を防止し、耐圧性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係るシリンダ装置の縦断面図である。図１に示すシリンダ装置のベース部の拡大図である。図１に示すシリンダ装置の第１変形例のベース部の拡大図である。図１に示すシリンダ装置の第２変形例のベース部の拡大図である。図１に示すシリンダ装置の第３変形例のベース部の拡大図である。図１に示すシリンダ装置の第４変形例のベース部の拡大図である。図１に示すシリンダ装置を装着したスタビライザ装置の概略図である。

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。
本実施形態に係るシリンダ装置について、図１及び図２を参照して説明する。図１に示すように、シリンダ装置１は、シリンダ２の外周に有底円筒状の外筒３を設けた二重筒構造となっており、シリンダ２と外筒３との間に環状のリザーバ４が形成されている。シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に挿入されており、このピストン５によってシリンダ２内が第１室であるシリンダ上室２Ａと第２室であるシリンダ下室２Ｂとの２室に仕切られている。ピストン５には、ピストンロッド６の一端がナット７によって連結されており、ピストンロッド６の他端側は、シリンダ上室２Ａを通り、シリンダ２及び外筒３の上端部に装着されたロッドガイド８及びオイルシール９に挿入されて、シリンダ２の一端部から外部へ延出されている。ロッドガイド８は、第１部材として、シリンダ上室２Ａとリザーバ４とを仕切っている。シリンダ２の下端部には、第２部材として、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを仕切るベースバルブ１０が設けられている。

ピストン５には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通させる油路１１が設けられており、油路１１には、シリンダ下室２Ｂ側からシリンダ上室２Ａ側への作動液の流通のみを許容する逆止弁１２が設けられている。これにより、ピストン５においてはシリンダ下室２Ｂ側からシリンダ上室２Ａ側への作動液の流通のみが許容され、逆の流通は生じない。また、ベースバルブ１０には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを連通させる油路１３が設けられており、油路１３には、リザーバ４側からシリンダ下室２Ｂ側への作動液の流通のみを許容する逆止弁１４が設けられている。これにより、ベースバルブ１０においてはリザーバ４側からシリンダ下室２Ｂ側への作動液の流通のみが許容され、逆の流通は生じない。そして、シリンダ２内には作動液が封入されており、リザーバ４内には作動液及びガスが封入されている。封入時のガスの圧力は大気圧である。

シリンダ２の外周部には、セパレータチューブ１５が隙間をもって被せてあり、セパレータチューブ１５の両端部とシリンダ２との間をシール部材であるＯリング１６によってシールして、シリンダ２とセパレータチューブ１５との間に環状油路１７を形成している。環状油路１７は、シリンダ２の上端部付近の側壁に設けられた油路１８によってシリンダ上室２Ａに連通している。セパレータチューブ１５の中間部側壁には、開口１９が設けられている。外筒３の下部側壁には、開口１９よりも大径の開口２０が開口１９と同心に設けられており、開口２０には、円筒状のケース２１が溶接によって取付けられている。ケース２１には、環状油路１７とリザーバ４との間の流路を開閉する弁手段である電磁開閉弁２２が装着されている。電磁開閉弁２２は、リード線２２Ａを介してコイルに通電することによって流路を開閉するソレノイドバルブである。

シリンダ２の下端部は、図２に示すように、外筒３の底部３Ａに当接し、位置決めされて固定されたベースバルブ１０の外周部に嵌合されて位置決めされている。シリンダ２とベースバルブ１０との間は、ベースバルブ１０の外周溝２３に嵌め込んだシール部材であるＯリング２４によってシールされている。

シリンダ２の上端部は、ロッドガイド８の円筒部８Ａの外周部に嵌合されて位置決めされている。シリンダ２とロッドガイド８の円筒部８Ａとの間は、円筒部８Ａの外周溝２５嵌め込んだシール部材であるＯリング２６によってシールされている。ロッドガイド８は、外筒３内に嵌め込まれた環状の保持部材２７の内側に嵌め込まれて位置決めされている。さらに、外筒の開口端部内に、蓋部材２９がネジ込まれ、蓋部材２９によってベースバルブ１０、シリンダ２、ロッドガイド８及び保持部材２７が軸方向に位置決めされて固定されている。蓋部材２９の内周部にオイルシール９が取付けられている。

セパレータチューブ１５の両端部には、内周側にフランジ部３０、３１が形成され、フランジ部３０、３１の内周面がシリンダ２の外周部に嵌合する。フランジ部３０、３１には、内周溝３２、３３が形成され、内周溝３２、３３にＯリング１６が嵌め込まれている。図２に示すように、セパレータチューブ１５の他端部である下端部は、軸方向において、ベースバルブ１０と重なっており、フランジ部３０の先端部がベースバルブ１０の外周溝２３の下端部まで延びている。また、セパレータチューブ１５の一端部である上端部は、軸方向において、ロッドガイド８の円筒部８Ａと重なっており、フランジ部３１の先端部が円筒部８Ａの外周溝２５の上端部まで延びている。また、セパレータチューブ１５は、シリンダ２よりも厚肉となっている。なお、材料としては炭素鋼が用いられている。

ピストンロッド６には、外筒３及びシリンダ２から外部に突出する部分を覆う円筒状のダストカバー３４が取付けられ、先端部に取付部３５が設けられている。また、外筒３の底部３Ａには、取付アイ３６が設けられている。

以上のように構成したシリンダ装置１の作用について次に説明する。
シリンダ装置１は、ピストンロッド６が伸長する際には、シリンダ２内のピストン５の移動によって、ピストン５の逆止弁１２が閉じ、シリンダ上室２Ａ側の作動液が加圧されて、油路１８及び環状油路１７を通り、電磁開閉弁２２を介して、リザーバ４へ流れる。このとき、ピストン５が移動した分の作動液がリザーバ４からベースバルブ１０の逆止弁１４を開いてシリンダ下室２Ｂへ流入し、ピストンロッド６がシリンダ２から退出した分だけリザーバ４のガスが膨張して、シリンダ２内のいわゆる容積補償を行なう。

また、ピストンロッド６が短縮する際には、シリンダ２内のピストン５の移動によって、ピストン５の逆止弁１２が開き、ベースバルブ１０の油路１５の逆止弁１４が閉じて、ピストン下室２Ｂの作動液がシリンダ上室２Ａへ流入し、ピストンロッド６がシリンダ２内に侵入した分の作動液がシリンダ上室２Ａから、上記ピストンロッド６が伸長する際と同様、油路１８及び環状油路１７を通り、電磁開閉弁２２を介して、リザーバ４へ流れる。このとき、ピストンロッド６がシリンダ２内に侵入した分だけリザーバ４のガスが圧縮されることにより、シリンダ２内のいわゆる容積補償を行なう。

そして、電磁開閉弁２２を開弁させると、シリンダ上室２Ａ側からリザーバ４側への作動液の流通が許容されるので、ピストンロッド６を自由に伸縮させることができる。また、電磁開閉弁２２を閉弁させると、シリンダ上室２Ａ側からリザーバ４側への作動液の流れが阻止されるので、ピストンロッド６は、伸縮いずれの方向に対してもロックされる。このとき、ピストンロッド６を伸縮いずれの方向に移動させようとする力も、シリンダ２から電磁開閉弁２２までの流路に満たされた作動液に対する圧縮力として作用するので、作動液の非圧縮性によってピストン６の移動を確実にロックすることができる。

シリンダ２のセパレータチューブ１５は、シリンダ２を覆ってベースバルブ１０及びロッドガイド８と重なるように軸方向に延ばされており、シリンダ２とセパレータチューブ１５との間の環状油路１７により、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂを形成するシリンダ２の側壁が完全に覆われているので、シリンダ２の側壁には、内側と外側との差圧が殆ど作用しないことになるので、液圧によるシリンダ２の変形を抑制することができる。

Ｏリング２４をベースバルブ１０の外周溝２３内で保持し、ベースバルブ１０の外周部に嵌合されたシリンダ２の下端部をセパレータチューブ１５のフランジ部３０によって外周側から押え、また、Ｏリング２６をロッドガイド８の円筒部８Ａの外周溝２５内で保持し、円筒部８Ａの外周部に嵌合されたシリンダ２の上端部をセパレータチューブ１５のフランジ部３１によって外側から押えることにより、シリンダ２の両端部の変形を抑制して、Ｏリング２４、２６のシール性を高めることができる。セパレータチューブ１５とシリンダ２との間を厚肉のフランジ部３０、３１の内周溝３２、３３に嵌め込んだＯリング１６によってシールすることにより、液圧によるセパレータチューブ１５の変形を抑制し、また、Ｏリング１６の抜けを防止することができる。これにより、シリンダ２の薄肉化が可能になり、軽量化を図ることができる。

この場合、図３に示すように、セパレータチューブ１５の下端部をシリンダ２の下端部付近まで延ばし、ベースバルブ１０のＯリング２４を収容する外周溝２３とセパレータチューブ１５のＯリング１６を収容する内周溝３２とが重なるように、また、セパレータチューブ１５の上端部をシリンダ２の上端部付近まで延ばし、ロッドガイド８の円筒部８ＡのＯリング２６を収容する外周溝２５とセパレータチューブ１５のＯリング１６を収容する内周溝３３とが重なるようにすることにより、シリンダ２に、その内側と内側との差圧が作用する部位を最小限にすることができる。

一方、図４に示すように、セパレータチューブ１５の下端部がベースバルブ１０に僅かに重なり、また、セパレータチューブ１５の上端部がロッドガイド８の円筒部８Ａと僅かに重なるようにした場合でも、重なりの程度に応じてシリンダ２の両端部の変形を抑えることができる。また、セパレータチューブ１５の下端部及び上端部は、それぞれベースバルブ１０及びロッドガイド８の円筒部８Ａと重なっていなくても、ベースバルブ１０及び円筒部８Ａの充分近傍まで延ばされて、シリンダ２のベースバルブ１０及び円筒部８Ａとの嵌合部を外周側から充分に押えられるようになっていればよい。

上記実施形態において、図５に示すように、セパレータチューブ１５のフランジ部３０、３１を別体とし、溶接によってこれらを一体化するようにしてもよい（なお、図５には、ベースバルブ１０側のみを示す）。また、図６に示すように、セパレータチューブ１５の両端部にフランジ部３０、３１を形成する代わりに、セパレータチューブ１５の両端部を絞って縮径して、シリンダ２の外周部に嵌合する縮径部３０Ａ、３１Ａ（３０Ａのみ図示する）を形成してもよい（なお、図６には、ベースバルブ１０側のみを示す）。
上記実施形態では、ロッドガイド８及びベースバルブ１０のシリンダ２との間をシールするために、ロッドガイド８及びベースバルブ１０の嵌合部に外周溝２５、２３を設け、この外周溝２５、２３にシール部材としてのＯリング２６、２４を設けているが、ロッドガイド８及びベースバルブ１０をシリンダ２に圧入する構成とすれば、外周溝２５、２３及びＯリング２６、２４を省略することができ、部品点数を削減できる。

次に、シリンダ装置１が装着されるスタビライザ装置について、図７を参照して説明する。図７に示すように、スタビライザ装置３７は、左右の車輪３８、３９を支持する一対のサスペンションアーム４０、４１を車幅方向に延びるトーションバー４２によって互いに連結した構造となっている。トーションバー４２は、車体（図示せず）に対して回動可能に支持されており、一端側がリンクブラケット４３を介して一方のサスペンションアーム４０に連結され、また、他端側がシリンダ装置１を介して他方のサスペンションアーム４１に連結されている。ここで、トーションバー４２の他端側は、シリンダ装置１のピストンロッド６の取付部３５に連結され、シリンダ装置１の外筒３の下端部の取付アイ３６がサスペンションアーム４１に連結されている。

シリンダ装置１の電磁開閉弁２２のリード線２２Ａは、コントローラ４４に接続されている。コントローラ４４は、加速度センサ、操舵角センサ等の車両状態を検出する各種センサ（図示せず）の検出に基づき、車両の走行状態に応じてリード線２２Ａを介して電磁開閉弁２２に制御電流を出力して電磁開閉弁２２の開閉を制御する。

このように構成したことにより、電磁開閉弁２２を開くと、シリンダ装置１のピストンロッド６の伸縮が許容されるので、サスペンションアーム４０、４１のストロークに対して、トーションバー４２のバネ力が作用することがなく、トーションバー４２はスタビライザとして作動しない。また、電磁開閉弁２２を閉じると、シリンダ装置１のピストンロッド６がロックされるので、左右のサスペンションアーム４０、４１がトーションバー４２によって互いに連結されることになり、トーションバー４２がスタビライザとして作動する。これにより、コントローラ４４によって、車両の走行状態に応じて適宜スタビライザの作動をオン、オフすることができ、乗り心地及び操縦安定性を高めることができる。

また、ピストンロッド６をロックすると、シリンダ装置１には２６ＭＰａ以上の非常に高い液圧が発生する場合があるが、シリンダ装置１のシリンダ２やセパレータチューブ１５はこのような高圧にも耐えることができる。

上記実施形態に係るシリンダ装置１は、電磁開閉弁２２の代りに、環状油路１７からリザーバ４への作動液の流れを制御する減衰弁を設けることにより、ピストンロッド６の伸縮に対して減衰力を作用させる緩衝器とすることができる。そして、自動車等の車両のサスペンション装置のバネ上、バネ下間に装着して、サスペンションのストロークに対して減衰力を発生させるようにしてもよい。

１シリンダ装置、２Ａシリンダ上室（第１室）、２Ｂシリンダ下室（第２室）、２シリンダ、４リザーバ、５ピストン、６ピストンロッド、８ロッドガイド（第１部材）、１０ベースバルブ（第２部材）、１５セパレータチューブ、１６Ｏリング（シール部材）、１７環状通路、２２電磁開閉弁（弁手段）、３２、３３内周溝

Claims

作動液が封入されたシリンダと、
前記シリンダ内に摺動可能に挿入されて、該シリンダ内を第１室と第２室とに仕切るピストンと、
前記ピストンに連結され、一端が外部へ延出されたピストンロッドと、
前記シリンダの外周に設けられて、該シリンダとの間に前記シリンダ内に接続される環状通路を形成するセパレータチューブと、
前記セパレータチューブの外周に設けられて、該セパレータチューブとの間に作動液及びガスが封入されたリザーバを形成する外筒と、
前記シリンダの一端部内側に嵌合されて、前記第１室と前記リザーバとを仕切る第１部材と、
前記シリンダの他端部内側に嵌合されて、前記第２室と前記リザーバとを仕切る第２部材と、
前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって、前記環状通路を介して作動液を流通させる通路と、
前記通路に設けられた弁手段とを備えたシリンダ装置であって、
前記セパレータチューブの一端部及び他端部を前記シリンダの外周に嵌合させ、その嵌合部に内周溝を形成し、該内周溝内に前記セパレータチューブと前記シリンダとの間をシールするシール部材を設け、
前記セパレータチューブの一端部を前記第１部材の近傍まで延ばし、他端部を前記第２部材の近傍まで延ばして、前記セパレータチューブの一端部及び他端部が、それぞれ前記シリンダの一端部及び他端部の前記第１及び第２部材との嵌合部を外周側から押えるようにしたことを特徴とするシリンダ装置。
前記セパレータチューブの一端部は、前記シリンダの一端部の前記第１部材との嵌合部に重なる位置まで延ばされていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
前記セパレータチューブの他端部は、前記シリンダの他端部の前記第２部材との嵌合部に重なる位置まで延ばされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダ装置。
前記第１部材の前記シリンダとの嵌合部に外周溝を設け、該外周溝に前記第１部材と前記シリンダとの間をシールするシール部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシリンダ装置。
前記セパレータチューブは、その一端部の内周溝と、前記第１部材の外周溝とが重なる位置まで延ばされていることを特徴とする請求項４に記載のシリンダ装置。
前記第２部材の前記シリンダとの嵌合部に外周溝を設け、該外周溝に前記第２部材と前記シリンダとの間をシールするシール部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシリンダ装置。
前記セパレータチューブは、その他端部の内周溝と、前記第２部材の外周溝とが重なる位置まで延ばされていることを特徴とする請求項６に記載のシリンダ装置。
前記セパレータチューブの一端部及び他端部の少なくとも一方は、他の部位よりも厚肉になっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のシリンダ装置。
前記セパレータチューブは、厚肉化された一端部及び他端部の少なくとも一方を別体として、溶接によって一体化されていることを特徴とする請求項８に記載のシリンダ装置。
前記セパレータチューブは、一端部及び他端部の少なくとも一方が絞られて縮径化されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のシリンダ装置。
車体に対して回動可能に支持されたトーションバーの一端側が左右の車輪を支持する一対のサスペンション部材の一方に連結され、他端側が前記一対のサスペンション部材の他方にシリンダ装置を介して連結されたスタビライザ装置であって、
前記シリンダ装置は、請求項１乃至１０のいずれかのシリンダ装置であることを特徴とするスタビライザ装置。