JP2011122691A - ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】 モノチューブ式でありながら、全長を短くできるようにしたダンパーを提供する。
【解決手段】 シリンダとピストンロッド間における軸線方向の相対的な動きを減衰するダンパーにおいて、内部にオイルが充満されたシリンダ（１１）と、先端が開口された中空筒状をなし、内部のガス室（１２Ａ）に高圧ガスが充填され、上記シリンダ内に進退可能に差し込まれたピストンロッド（１２）と、該ピストンロッドの先端部に取付けられ、外周縁が上記シリンダ内面に液密的に摺接され、オイルを流通させるバルブが設けられたピストン（１６）と、上記ピストンロッド内に設けられ、外周縁が上記ピストンロッド内面に液密的に摺接され、上記ピストンロッド内部にガス室を形成するフリーピストン（２２）と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明はダンパーに関し、特にモノチューブ式でありながら、全長を短くできるようにしたダンパーに関する。

例えば、ダンパーはばね部材とともに車両のサスペンションを構成し、制動時や加速時あるいは旋回時などにおけるサスペンション・ストロークの速さをコントロールすることから、車両の乗り心地に密接に関係する部品要素である。通常、ダンパーには基本的にツインチューブ式とモノチューブ式（ド・カルボン型）の２つの方式がある。

ツインチューブ式ダンパーでは本体が外筒と内筒の二重構造になっており（特許文献１、特許文献２）、ピストンロッドの縮み側ストローク時（進入時）には内筒底部のベースバルブを通して外筒と内筒との間の隙間にオイルが導かれ、このときの減衰力のコントロールは主にベースバルブによって行われる。他方、ピストンロッドの伸び側ストローク時（後退時）は減衰力のコントロールはピストンバルブによって行われる。

他方、モノチューブ式ダンパーでは本体が一重構造の筒で構成されており、筒内はフリーピストンによってオイル室とガス室とに仕切られ、オイル室にはオイルが充満され、ガス室には高圧ガスが充填されている。ピストンロッドの縮み側ストローク時にはオイルがフリーピストンを押し込み、オイルの流動に必要な容積を確保することによって縮み側ストロークを可能としている。減衰力のコントロールはピストンロッドの伸び側及び縮み側のいずれのストローク時もピストンのバルブによって行われる（特許文献３）。

特開平１１−７２１３３号公報 特開２００８−２１５４０６号公報 特開２００１−２２７５７７号公報

ツインチューブ式ダンパーでは本体が二重構造となっているので、飛び石などに対して強く、しかも低コストであるという利点を有するものの、冷却性が悪く、熱をもつと減衰力が低下する。

他方、モノチューブ式ダンパーでは本体が一重構造であるので、冷却性がよく、作動の確実性が優れているものの、１本の筒内をガス室、 フリーピストン、ピストンと３段に分ける必要があるので、全長が長くなり、しかも液密性を保つためにはフリーピストンの精密さが要求され、コスト高になるという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑み、モノチューブ式でありながら、全長を短くできるようにしたダンパーを提供することを課題とする。

そこで、本発明に係るダンパーは、シリンダとピストンロッド間における軸線方向の相対的な動きを減衰するダンパーにおいて、内部にオイルが充満されたシリンダと、先端が開口された中空筒状をなし、内部のガス室にガスが充填され、上記シリンダ内に進退可能に差し込まれたピストンロッドと、該ピストンロッドの先端部に取付けられ、外周縁が上記シリンダ内面に液密的に摺接され、オイルを流通させるバルブが設けられたピストンと、上記ピストンロッド内に設けられ、外周縁が上記ピストンロッド内面に液密的に摺接され、上記ピストンロッド内部にガス室を形成するフリーピストンと、を備えたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つはピストンロッドを先端が開口された中空筒状に形成し、内部をフリーピストンで仕切ってガス室を形成し、ガス室にガス（高圧ガス又は低圧ガス）を充填するようにした点にある。

ピストンロッドの縮み側ストローク時にはオイルがピストンバルブを通過してピストン背後の空間に流入するとともに、オイルがピストンロッド内に流入してフリーピストンを押し込み、ガス室内のガスを圧縮することによってオイルの流動に必要な容積が維持され、縮み側ストロークが可能となる。

他方、ピストンロッドの伸び側ストローク時にはオイルがピストンバルブを通過してピストン前方の空間に流入するとともに、ガス室内のガスが膨張することによってフリーピストンを押し下げ、これによってオイルの流動に必要な容積が維持されるので、伸び側ストロークが可能となる。

以上のようにオイルの流動抵抗を受けながらピストンロッドが進退することによってシリンダとピストンロッドの間における軸線方向の相対的な動きを減衰することができる。このときの減衰力のコントロールはピストンロッドの伸び側ストローク時及び縮み側ストローク時のいずれもピストンのバルブによって行われ、モノチューブ式のダンパと同様に機能することとなる。

他方、ピストンロッドの先端開口にベースバルブを隙間をあけて設けると、ピストンロッドの縮み側ストローク時にはベースバルブが主として減衰力のコントロールを行う一方、伸び側ストローク時にはピストンのバルブが減衰力をコントロールすることとなる。

また、ピストンロッドの伸び側ストローク時と縮み側ストローク時とでピストンのバルブを同一に流通することによって減衰力を同一に設定することができるが、ピストンロッドの伸び側ストローク時と縮み側ストローク時とで減衰力を異ならせることもでき、その場合にはピストンロッドの伸び側ストローク時と縮み側ストローク時とで流通面積が異なる可変バルブに構成すればよい。

特に、ピストンロッドの先端にはベースバルブをピストンロッドの先端開口内縁との間に隙間をあけて取付けてツインチューブ式に類似した構造に構成した場合、ピストンロッドの縮み側ストローク時にはベースバルブが主として減衰力のコントロールを行い、伸び側ストローク時にはピストンのバルブが減衰力をコントロールするので、ピストンのバルブを可変バルブに構成するのがよい。

例えば、ピストンには複数のポートを形成し、複数のうちの一部のポートには縮み側ストローク時に該一部のポートを封鎖し、伸び側ストローク時に該一部のポートを開放するシートバルブを設けることによってピストンの可変バルブを構成することができる。

また、大きなねじれ応力や曲げ応力に対するピストンロッドの剛性を向上させるため、ピストンロッドを大径にし、それに伴う摩擦の増大に対処するため、ピストンロッドとシリンダとの間及びピストンとシリンダとの間にはベアリングが介在されるのがよい。

本発明によれば次のような効果を奏する。
１．ピストンロッドを中空筒状としてピストンロッド内にガス室を形成したので、モノチューブ式のダンパを構成することができる。
２．ピストンロッド内にガス室を形成したので、ダンパの全長を従来のモノチューブ式に比して短くできる。
３．ピストンロッド内にフリーピストンを設けてガス室を形成したので、フリーピストンを従来のモノチューブ式に比して小径にすることができ、大径のフリーピストンを用いる従来のモノチューブ式に比してフリーピストンの液密性を容易に確保でき、安価に製造できる。
４．ダンパの全長を短くでき、又安価に製造できる結果、従来のダンパでは使用が難しかった箇所にも容易に使用でき、その実用的価値は大きい。

本発明に係るダンパーの好ましい実施形態を示す構成図である。 上記実施形態におけるベースバルブの取付け構造を示す図である。 上記実施形態における縮み側及び伸び側の動作を説明するための模式図である。 第２、第３の実施形態を示す図である。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図３は本発明に係るダンパーの好ましい実施形態を示す。図において、ダンパー１０はシリンダ１１とピストンロッド１２とを基本要素として構成され、ピストンロッド１２はシリンダ１１内に抜差し自在に差し込まれている。

シリンダ１１は有底円筒状をなし、シリンダ１１の上端開口にはシール部材１３がピストンロッド１２の外周面に液密的に摺接して嵌め込まれるとともに、ベアリング１４が取付け部材１５によってピストンロッド１２の外周面と摺接して取付けられている。

ピストンロッド１２は先端が開口されかつ先端部が縮径された中空円筒状をなし、ピストンロッド１２の先端部にはピストン１６が外嵌され、ピストン１６の外周面にはベアリング１７がシリンダ１１の内周面に摺接して取付けられており、ピストン１６によってシリンダ１１内が２つのオイル室１１Ａ，１１Ａに区画されている。

ピストンロッド１２内にはフリーピストン２２がピストンロッド１２内周面に液密的に摺接して設けられ、フリーピストン２２によってピストンロッド１２の奥方にガス室１２Ａが形成され、ガス室１２Ａ内には窒素やアルゴンなどの高圧ガス又は低圧ガスが充填されている。なお、ダンパの用途に応じ、フリーピストン２２に代えてパッキンやプラダを用いることもでき、本発明におけるフリーピストンはこれらパッキンやプラダを含む概念をいう。

また、ピストン１６には複数のポート２１がピストン１６を貫通して穿設されるとともに、ピストン１６のオイル室１１Ａ側にはシートバルブ２０が複数のうちの一部のポート２１を封鎖するように配設されてコイルばね１９によって付勢され、コイルばね１９はピストンロッド１２の先端部に取付けられたばね座１８に受けられており、こうして縮み側ストローク時の流通面積が伸び側ストローク時のそれよりも大きい可変バルブが構成されている。なお、この可変バルブは公知の構造であるので、その詳細は省略する。また、他の公知の可変バルブを採用することもできる。

さらに、ピストンロッド１２の先端開口にはベースバルブ２３が例えばフレーム状や格子状のブラケット２４によって取付けられ、ベースバルブ２３の外周縁とピストンロッド１２の先端開口内縁との間にはピストンロッド１２の内外を連通する隙間が形成されている。

今、ピストンロッド１２とシリンダ１１との間に軸線方向の動き、例えば振動が加わり、ピストンロッド１２がシリンダ１１内に押し込まれると、オイル室１１Ａ内のオイルがピストン１６の可変バルブを通過してピストン１６背後のオイル室１１Ｂ内に流入するが、可変バルブではシートバルブ２０がコイルばね１９の付勢力を受けるとともに、オイルの液圧を受けて一部のポート２１を封鎖しており、小さな流通面積のポート２１を通ってオイル室１１Ｂ内に流入することとなる。

同時に、オイル室１１Ａ内のオイルはピストンロッド１２の押し込みに伴ってベースバルブ２３とピストンロッド１２の先端開口との間の隙間を通ってピストンロッド１２内に流入し、流入したオイルがフリーピストン２２を押し込んでガス室１２Ａ内の高圧ガスを圧縮する。

これによってオイル室１１Ａ内のオイルが流動するのに必要な容積が確保され、ピストンロッド１２の縮み側ストロークが可能となる。このとき、減衰力のコントロールは主としてベースバルブ２３によって行われる。

他方、ピストンロッド１２がシリンダ１１から後退されると、オイル室１１Ｂ内のオイルがピストン１６の可変バルブを通過してピストン１６前方のオイル室１１Ａに流入するが、シートバルブ２０がピストンロッド１２の後退に伴ってオイル室１１Ｂ内のオイルの液圧を受けることによってコイルばね１９の付勢力に抗して開放されるので、オイル室１１Ｂ内のオイルは縮み側ストローク時よりも大きな流通面積のポート２１を通してオイル室１１Ａに流入する。

同時に、ガス室１２Ａ内の高圧ガスが膨張してフリーピストン２２を押し下げ、ピストンロッド１２内のオイルがベースバルブ２３とピストンロッド１２の先端開口との間の隙間を通ってオイル室１１Ａ内に流入する。このとき、減衰力のコントロールは主としてピストン１６の可変バルブによって行われる。

これによってオイル室１１Ａ内のオイルが流動するのに必要な容積が確保され、ピストンロッド１２の伸び側ストロークが可能となる。

以上のように、オイルが流動抵抗を受けながらピストンロッド１２がシリンダ１１に対して進退されることによって軸線方向の動きが減衰されることとなる。

図４は第２、第３の実施形態を示す。 図４の（ａ）の例ではシリンダ１１及びピストンロッド１２を小径に形成している。図４の（ｂ）の例ではシリンダ１１及びピストンロッド１２を小径にかつ短尺に形成している。このように、シリンダ１１及びピストンロッド１２を小径又は小径・短尺に形成することができる。

上記の例ではベースバルブ２３を設けるようにしたが、ベースバルブは設けなくてもよく、その場合には減衰力のコントロールはピストンロッドの伸び側ストローク時及び縮み側ストローク時のいずれもピストンのバルブによって行われるので、モノチューブ式のダンパーとして機能することとなる。

また、上記の例ではピストン１６のバルブをシートバルブ２０を設けて可変バルブに構成したが、ピストンロッドの縮み側ストローク時と伸び側ストローク時とで同一のオイルの流通抵抗とする場合にはシートバルブは必ずしも設けなくてもよい。

１０ ダンパー
１１ シリンダ
１１Ａ，１１Ｂ オイル室
１２ ピストンロッド
１２Ａ ガス室
１６ ピストン
２０ シートバルブ（可変バルブ）
２１ ポート（可変バルブ）
２２ フリーピストン
２３ ベースバルブ

Claims (5)

1. シリンダとピストンロッド間における軸線方向の相対的な動きを減衰するダンパーにおいて、
   内部にオイルが充満されたシリンダ（１１）と、
   先端が開口された中空筒状をなし、内部のガス室にガスが充填され、上記シリンダ（１１）内に進退可能に差し込まれたピストンロッド（１２）と、
   該ピストンロッド（１2)の先端部に取付けられ、外周縁が上記シリンダ（１１）内面に液密的に摺接され、オイルを流通させるバルブが設けられたピストン（１６）と、
   上記ピストンロッド（１２）内に設けられ、外周縁が上記ピストンロッド（１２）内面に液密的に摺接され、上記ピストンロッド（１２）内部にガス室を形成するフリーピストン（２２）と、
   を備えたことを特徴とするダンパー。
2. 上記ピストンロッド（１２）の先端にはベースバルブ（２３）が上記ピストンロッド（１２）の先端開口内縁との間に隙間をあけて取付けられている請求項１記載のダンパー。
   
3. 上記ピストン（１６）のバルブはピストンロッド（１２）の伸び側ストローク時と縮み側ストローク時とで通路面積が異なる可変バルブに構成されている請求項１記載のダンパー。
4. 上記ピストンロッド（１２）の先端にはベースバルブ（２３）が上記ピストンロッド（１２）の先端開口内縁との間に隙間をあけて取付けられている一方、
   上記ピストン（１６）のバルブはピストンロッド（１２）の伸び側ストローク時と縮み側ストローク時とで通路面積が異なる可変バルブに構成されている請求項１記載のダンパー。
5. 上記ピストンロッド（１２）とシリンダ（１１）との間及び上記ピストン（１６）とシリンダ（１１）との間にはベアリング（１４，１７）が介在されている請求項１記載のダンパー。
   

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