JP2012122575A - 車両用液圧緩衝器 - Google Patents

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Abstract

【課題】圧縮行程時における圧側室の圧力上昇の程度を直感的且つ簡易に調節して、減衰力発生応答性を調節することができる車両用液圧緩衝器を提供することである。
【解決手段】上記した課題を解決するために、本発明の課題解決手段は、容器1と、容器1内を作動室Oと補償室Rとに区画する仕切部材2と、容器1内に摺動自在に挿入されて作動室Oを液体が充填される伸側室3と圧側室4とに区画するピストン5と、補償室R内を液体が充填される液室Lと気体が充填される気室Gとに区画するフリーピストン7とを備えた車両用液圧緩衝器Dにおいて、圧側室4と液室Lとを連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える絞り弁8と、絞り弁8に並列して圧側室4と液室Lとを連通するとともに弁要素9と、絞り弁8と弁要素9に並列して液室Lから圧側室4へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁10と、絞り弁8の開口面積と弁要素9における抵抗とを同時に変化させる調整機構Aとを設けた。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両用液圧緩衝器の改良に関する。
従来、単筒型に設定される車両用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液室と気室とに区画するフリーピストンと、シリンダ内に摺動自在に挿入され液室を気室に面する圧側室と気室に面しない伸側室とに区画するピストンと、ピストンに一端が連結されるピストンロッドとを備えて構成され、車体の振動を抑制するものがある(たとえば、特許文献1参照)。
また、この単筒型の車両用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伸縮行程にあっては、ロッドがシリンダ内に出入りする際のシリンダ内容積変化を気室の容積を拡大あるいは減少させることによって補償している。
ところで、単筒型の車両用液圧緩衝器は、伸長する行程では、ピストンが気室に面していない伸側室を圧縮し、反対の圧側室の容積を拡大させるので、液体が圧縮側の伸側室から拡大側の圧側室へ流れ、この液体の流れに抵抗を与えて圧縮側の伸側室の圧力上昇を促し、伸側室と圧側室の圧力に差を生じせしめ、当該差圧をピストンに作用させることによって伸長を妨げる減衰力を発揮する。
これに対して、圧縮される行程では、単筒型の車両用液圧緩衝器は、ピストンが気室に面している圧側室を圧縮し、反対の伸側室の容積を拡大させるので、液体が圧縮側の圧側室から拡大側の伸側室へ流れ、この液体の流れに抵抗を与えて圧側室と伸側室の圧力に差を生じせしめ、当該差圧をピストンに作用させることによって圧縮を妨げる減衰力を発揮する。
このように、単筒型の車両用液圧緩衝器は、伸長行程時には、気室に面していない伸側室を圧縮するので、ロッド周りのシールの耐久が許容する範囲において、伸側室の圧力を幾らでも増大させることができる。
反対に、圧縮行程時では、気室に面している圧側室を圧縮することになって気室自体も圧縮されるが、気体の体積弾性係数は液体の体積弾性係数より小さく気室の圧力上昇が小さいため圧側室内の圧力上昇も小さく、さらに、気室に面していない伸側室内は減圧されるため、シリンダ内の圧力場(伸側室圧力と圧側室圧力の平均圧力)が低下する。
すると、液体中に溶け込んだ気体の影響もあり液柱剛性が低くなり、特に、伸長行程から圧縮行程に切換わる初期において、圧縮行程時の減衰力の立上りが時間的に不足する傾向となり、単筒型の車両用液圧緩衝器にあっては、圧縮行程時における減衰力発生応答性の更なる向上が求められている。
そのため、単筒型の車両用液圧緩衝器は、気室内に加圧されたガスを封入して、シリンダ内の液体を常時加圧状態に維持して、圧縮行程時の減衰力を高める工夫を施している。
しかしながら、気室の圧力を大きくすると、今度は、車両用液圧緩衝器のシリンダ内の液室内圧力が高くなり、ロッド周りをシールするオイルシールにもこの圧力が作用してオイルシールのロッドを締付ける緊迫力が大きくなって、ロッドの摺動抵抗が過大となり、単筒型液圧緩衝器の円滑な伸縮が妨げられて、特に、車両用途で使用する場合、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させ車両における乗り心地を阻害してしまいかねない。
そこで、シリンダ内に、気室と圧側室に連通される液室とを備えた補償室と、圧側室から液室へ向かう液体の流れに抵抗を与える弁要素を設けて、圧縮行程時の圧側室の圧力上昇を補償するようにして、圧縮行程時における減衰力発生応答性の向上を図る改良された緩衝器もある(たとえば、特許文献2参照)。
特開平08−159199号公報(図1) 特開2010−60083号公報(図1)
しかしながら、このような改良された緩衝器にあっては、圧縮行程時における減衰力発生応答性を向上できる点で優れているが、圧縮行程時における圧側室の圧力上昇の程度を調節することができないので、減衰力および減衰力発生応答性の調整を行うことができない。
また、この種の車両用液圧緩衝器に搭載される減衰バルブには、オリフィスやチョークといったピストン速度が低速時に主として減衰力を発揮する絞りと、ピストン速度が高速となると開弁して減衰力を発揮する開弁型のバルブを並列させているものがあるが、減衰力を調整する場合、絞りの開口面積のみを調節するか或いは後者のバルブの開弁圧のみを調節するものか何れしかなく、圧縮行程時における圧側室の圧力上昇の程度を直感的且つ簡易に調節することができなかった。
そこで、本発明は、上記した不具合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、圧縮行程時における圧側室の圧力上昇の程度を直感的且つ簡易に調節して、減衰力発生応答性を調節することができる車両用液圧緩衝器を提供することである。
上記した課題を解決するために、本発明の課題解決手段は、容器と、容器内を作動室と補償室とに区画する仕切部材と、容器内に摺動自在に挿入されて作動室を液体が充填される伸側室と圧側室とに区画するピストンと、容器内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるピストンロッドと、補償室内を液体が充填される液室と気体が充填される気室とに区画するフリーピストンとを備えた車両用液圧緩衝器において、圧側室と液室とを連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える絞り弁と、絞り弁に並列して圧側室と液室とを連通するとともに圧側室の圧力を受けて開弁し圧側室から液室へ向かう液体の流れに抵抗を与える弁要素と、絞り弁と弁要素に並列して液室から圧側室へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁とを設け、絞り弁の開口面積と弁要素における上記抵抗とを同時に変化させる調整機構を設けたことを特徴とする。
本発明の単筒型液圧緩衝器によれば、圧側室内の圧力を速やかに増圧させて、伸側室と圧側室における圧力場の低下を抑制しつつ圧縮側の減衰力を発揮することができるので、伸長行程から圧縮行程に切換わる初期や、圧縮行程時でピストン速度が低速時において減衰力の立上りが時間的に不足する傾向を解消でき、減衰力発生応答性が向上する。
また、気室内の圧力を高める必要も無いので、車両用液圧緩衝器の容器内の圧力が過剰に高くなることも無く、ロッド周りをシールするシール部材の緊迫力が大きくなる心配が無く、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させ車両における乗り心地を阻害してしまうこともない。
したがって、本発明の車両用液圧緩衝器によれば、車両における乗り心地を損なうことなく圧縮行程初期にあっても応答性良く必要十分な減衰力を発揮することができるのである。
そして、さらに、圧側室の圧力上昇の特性を絞り弁と弁要素の両方を同時に調整可能であるから、絞り弁のみ、あるいは、弁要素のみの調整が可能である緩衝器や、双方の調整が可能であっても独立して調整しなければならない緩衝器に比較して、より簡単に且つ、より直感的に圧側室の圧力上昇特性(ピストン速度に対する圧側室の圧力上昇の特性)を調節することができ、圧側の減衰力応答性の調節も同様に簡単に行うことができるのである。
一実施の形態における車両用液圧緩衝器の縦断面図である。 一実施の形態における車両用液圧緩衝器の一部拡大縦断面図である。 一実施の形態における車両用液圧緩衝器の一部をさらに拡大した縦断面図である。 一実施の形態における車両用液圧緩衝器の圧側減衰特性を説明する図である。 一実施の形態における車両用液圧緩衝器の調整機構による圧側室の圧力上昇特性の変化を説明する図である。 一実施の形態における車両用液圧緩衝器の調整機構による圧側減衰特性の変化を説明する図である。
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1から図3に示すように、一実施の形態における車両用液圧緩衝器Dは、容器1と、容器1内を作動室Oと補償室Rとに区画する仕切部材2と、容器1内に摺動自在に挿入されて作動室Oを液体が充填される伸側室3と圧側室4とに区画するピストン5と、容器1内に移動自在に挿入されてピストン5に連結されるピストンロッド6と、補償室R内を液体が充填される液室Lと気体が充填される気室Gとに区画するフリーピストン7と、圧側室4と液室Lとを連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える絞り弁としてのオリフィス8と、オリフィス8に並列して圧側室4と液室Lとを連通するとともに圧側室4の圧力を受けて開弁して圧側室4から液室Lへ向かう液体の流れに抵抗を与える弁要素9と、オリフィス8と弁要素9に並列して液室Lから圧側室4へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁10と、オリフィス8の開口面積と弁要素9における上記抵抗とを同時に変化させる調整機構Aとを備えて構成されており、図示しない車両の車体と車軸との間に介装されて車体の振動を抑制するものである。
以下、各部材について詳細に説明する。容器1は、ピストン5が摺動自在に挿入されるシリンダ11と、シリンダ11の側方に一体化されてフリーピストン7が摺動自在に挿入されるとともに仕切部材2が収容されるサブシリンダ12とを備えて構成されている。
より具体的には、シリンダ11は、筒状であって下端が閉塞されるとともに図1中上端には、ピストンロッド6を摺動自在に軸支するロッドガイド13が嵌合されている。ロッドガイド13の上方には、シール部材14が積層されており、このシール部材14は、シリンダ11の図1中上端外周に螺着されるキャップ15によってロッドガイド13とともにシリンダ11へ締め付け固定されている。なお、シール部材14は、ピストンロッド6の外周に摺接するリップ部14aと、ロッドガイド13に密着する外周シール部14bとを備えていて、ピストンロッド6とロッドガイド13との間が密にシールされている。
そして、シリンダ11内には上記ピストンロッド6の先端に固定されるピストン5が摺動自在に挿入され、当該ピストン5によってシリンダ11内は、図1中上方の伸側室3と図1中下方の圧側室4とに区画されている。これら伸側室3および圧側室4内には、作動油等の液体が充填されており、ピストン5に設けた減衰通路16によって伸側室3と圧側室4とが互いに連通されている。
上記減衰通路16は、減衰弁17を備えてこれを通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっており、車両用液圧緩衝器Dの伸縮時に伸側室3から圧側室4へ、あるいは、圧側室4から伸側室3へ移動する液体の流れに抵抗を与えてこれら伸側室3と圧側室4の圧力に差を生じさせるようになっていて、車両用液圧緩衝器Dは、両者の差圧に見合った減衰力を発生するようになっている。
なお、減衰弁17は、液体が通過する際にこの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、伸側室3から圧側室4へ向かう流れのみを許容する減衰通路と、圧側室4から伸側室3へ向かう流れのみを許容する減衰通路の両方を設けておいて、それぞれに、減衰弁を設ける構成を採用してもよいし、また、減衰通路は、ピストン5以外にも、ピストンロッド6に設けたり、シリンダ11外に設けたりするようにしてもよい。
さらに、この場合、車両用液圧緩衝器Dは、片ロッド型の緩衝器とされており、詳しくは後述するが、圧縮行程時にピストンロッド6のシリンダ11へ侵入する体積分の液体がシリンダ11内で余剰となって、圧側室4から補償室Rへ排出される際に、この液体の流れにオリフィス8および弁要素9で抵抗を与えて減衰力を発生することができるようになっているので、伸側室3から圧側室4へ向かう流れのみを許容する減衰通路を設ける場合、圧側室4から伸側室3へ向かう流れのみを許容する逆止弁のみを備えて流れに殆ど抵抗を与えない通路を設けてもよい。
つづいて、サブシリンダ12は、図1から図3に示すように、筒状であって、シリンダ11の側方に一体化され、図中上方側であってフリーピストン7が挿入される筒状の挿入部12aと、挿入部12aの下端に連なって仕切部材2が収容される筒状の収容部12bと備え、挿入部12aの図中上端が蓋18によって閉塞されており、収容部12bの図中下端も、環状のアジャスタ保持部材19とアジャスタ保持部材19の内周に回転自在に保持されたアジャスタ20とで閉塞されている。なお、アジャスタ保持部材19は、上記収容部12bの内周に螺着されていて、その外周には、シールリング23が装着されており、アジャスタ保持部材19とサブシリンダ12との間は密にシールされ、さらに、アジャスタ保持部材19とアジャスタ20との間は、アジャスタ20の外周に装着されたシールリング24によって密にシールされている。なお、アジャスタ20のサブシリンダ12内側の端部には外周向けて突出する鍔20aが設けられており、当該鍔20aがアジャスタ保持部材19のサブシリンダ12側の内周に設けた環状凹部19aに嵌合して、アジャスタ20のアジャスタ保持部材19からの抜けが防止されている。アジャスタ20は、サブシリンダ内側端部から開口する螺子孔20bを備えるとともに、反サブシリンダ側端から開口する工具差込孔20cを備え、図示しない工具を工具差込孔20c内に差し込み工具を回転させることでアジャスタ20を外部操作で周方向へ回転させることができるようになっている。なお、このアジャスタ20をモータ等の駆動源で回転させるようにしてもよい。
サブシリンダ12内は、サブシリンダ12およびシリンダ11の肉を貫く連通孔21によってシリンダ11の圧側室4へ連通されている。また、サブシリンダ12内であって図1中下端内周であって、連通孔21の開口部よりも図中上方には仕切部材2が設けられていて、サブシリンダ12内の当該仕切部材2より図中上方側は補償室Rが設けられている。したがって、仕切部材2は、補償室Rとシリンダ11内の作動室Oとを仕切っている。
そして、サブシリンダ12内には、フリーピストン7が摺動自在に挿入されて、補償室R内に収容されている。このフリーピストン7は、補償室R内を図中上方側の気室Gと図中下方側の液室Lとに区画しており、気室G内には気体が、液室L内には液体がそれぞれ充填されている。気室G内には、たとえば、窒素等の不活性ガスが所定圧で充填される。この気室Gは、車両用液圧緩衝器Dが伸縮する際にフリーピストン7がサブシリンダ12に対し図中上下に移動して、その容積を膨縮することで、ピストンロッド6がシリンダ11内へ出入りすることによるシリンダ11内の容積変化を補償している。
なお、サブシリンダ12の上端を閉塞している蓋18には、気体注入口18aが設けられており、当該気体注入口18aから気室Gへ気体を給排することができるようになっていて、気室G内の圧力を調節することができるようになっている。また、気室Gの圧力を調整の後は、気体注入口18aに螺着されるプラグ22で気体注入口18aを閉塞することができるようになっている。
また、上述したように、圧側室4と液室Lとは、通過する液体の流れに抵抗を与える絞り弁としてのオリフィス8によって連通されている。さらに、このオリフィス8に並列して圧側室4と液室Lとを連通するとともに圧側室4の圧力を受けて開弁して圧側室4から液室Lへ向かう液体の流れに抵抗を与える弁要素9と、オリフィス8と弁要素9に並列して液室Lから圧側室4へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁10とが設けられている。
したがって、シリンダ11に対してピストン5が図1中上方へ移動する、つまり、車両用液圧緩衝器Dが伸長作動する場合、ピストン5が伸側室3を圧縮するとともに、圧側室4を拡大させるので、伸側室3内の液体は、減衰通路16を介して圧側室4へ移動する。この減衰通路16を通過する液体の流れに減衰弁17で抵抗を与えて、車両用液圧緩衝器Dは伸側の減衰力を発生する。また、シリンダ11内からピストンロッド6が退出するのでシリンダ11内で不足する液体は、チェック弁10を介して液室Lからシリンダ11内へ供給され、液室Lから流出する液体の体積見合いでフリーピストン7が図1中下方へ移動して気室Gの体積が増加してシリンダ11内の容積変化を補償する。
反対に、シリンダ11に対してピストン5が図1中下方へ移動する、つまり、車両用液圧緩衝器Dが圧縮作動する場合、ピストン5が圧側室4を圧縮するとともに、伸側室3を拡大させるので、圧側室4内の液体は、減衰通路16を介して伸側室3へ移動するとともに、シリンダ11内へピストンロッド6が侵入してピストンロッド6がシリンダ11へ侵入する体積分の液体がシリンダ11内で余剰となるので、余剰の液体は、オリフィス8および弁要素9を介して補償室Rの液室L内へ排出され、液室L内へ流入する液体の体積見合いでフリーピストン7が図1中上方へ移動して気室Gの体積が減少してシリンダ11内の容積変化を補償する。シリンダ11内の余剰の液体がオリフィス8および弁要素9を介して補償室Rの液室L内へ排出されるため、シリンダ11内の圧力場(伸側室圧力と圧側室圧力の平均圧力)の低下が抑制されるとともに、減衰通路16を通過する液体の流れに減衰弁17で抵抗を与えて、圧側室4と伸側室3の圧力に差が生じて、車両用液圧緩衝器Dは圧側の減衰力を発生する。なお、圧側室4から伸側室3への流れを許容する逆止弁を備える通路を設けていて、液体が圧側室4から伸側室3へ移動する流れに殆ど抵抗を与えないようにする場合にも、オリフィス8および弁要素9によって圧側室4内の圧力を上昇させることができるので、車両用液圧緩衝器Dは圧側の減衰力を充分に発生することができる。
戻って、この実施の形態の場合、サブシリンダ12の図1中下方側の仕切部材2の収容側となる収容部12bの外径は、サブシリンダ12の図1中上方側のフリーピストン7の挿入側となる挿入部12aの外径以下に設定されており、フリーピストン7の挿入部12aにおける軸線xに対して仕切部材2の収容部12bにおける軸線yをシリンダ11側となる図1中右方にオフセットしてある。このようにすることで、サブシリンダ12の下端を小型化でき、車両用液圧緩衝器Dの車軸側への取付に際してサブシリンダ11がより邪魔とならず、他部材とより干渉しにくくなる。
また、フリーピストン7は、サブシリンダ12の挿入部12aに挿入されるが、収容部12bの内周と挿入部12aの内周の間に形成されるフランジ12cによって、それ以上、液室Lを圧縮しないように移動が規制されていて、後述する仕切部材2への干渉を避けるため、液室L側に凹部7aを持つ形状とされている。
仕切部材2は、図1から図3に示すように、環状とされていて、図中上下方向となる軸方向に貫通するポート30と、液室L側となる上端に設けられてポート30の外周に形成される環状弁座31と、外周に設けた凹部2aと、アジャスタ保持部材19側となる図2中下端の外周から内周へ向けて設けられてポート30の下端に通じる溝2bと、アジャスタ保持部材19側となる図2中下端の内周径を拡径して設けられて溝2bに連通される内周凹部2cとを備えている。なお、ポート30は、開口面積を確保できれば、設置数は任意であり、溝2bもポート30の設置数に対応して設ければよい。よって、ポート30の図2中下端は、溝2bおよび連通孔21を通じてシリンダ11内の圧側室4へ連通されており、ポート30の上端は、補償室R内の液室Lに連通されている。また、仕切部材2の図2中下端外周は、面取部2dが設けてあるが、これは、ポート30から連通孔21へ、連通孔21からポート30へ抜けていく液体の流れを仕切部材2とサブシリンダ12の間の環状隙間で絞ってしまって妨げないように、流路面積を確保するために設けてあり、面取部2dを設けることで、流路面積の確保が容易となるので、サブシリンダ12の全長を短縮化することができる。
この仕切部材2は、サブシリンダ12の下端内周に螺着されて固定される環状のアジャスタ保持部材19の図2中上端に載置される。また、仕切部材2の外周は、サブシリンダ12の内周に設けたフランジ12cに図2中上方への移動が規制されつつサブシリンダ12に嵌合される筒状のケース40の下端に当接されている。したがって、仕切部材2は、アジャスタ保持部材19とケース40とで挟持されてサブシリンダ12の収容部12b内に収容固定されている。
ケース40は、具体的には、仕切部材2の外周に当接するとともにサブシリンダ12のフランジ12cにおける仕切部材側面に当接する筒状の当接部40aと、当接部40aに連なるとともに環状であって外周径が当接部40aより小径でサブシリンダ12のフランジ12cの内周に嵌合する嵌合部40bと、嵌合部40bの内周から反仕切部材側となる図2中上方へ立ち上がる筒部40cと、筒部40cの図2中上端となる反仕切部材側端から仕切部材側へ向けて設けた二つの切欠40dと、当接部40aの仕切部材側端に周方向に適宜の間隔をあけて設けられて仕切部材側へ突出する複数の突起40eと、嵌合部40bを貫いてケース40の内外を連通する複数の孔40fとを備えて構成され、上記突起40eが仕切部材2の外周に形成した凹部2aに嵌合することで、ケース40と仕切部材2の周方向の相対回転が規制されるともに、突起40eと凹部2aの嵌合によってケース40に対して仕切部材2が径方向にも位置決めされる。そして、このケース40をサブシリンダ12の内周に挿入すると、当接部40aの上端外周がフランジ12cの下端に当接して、ケース40のそれ以上のサブシリンダ12内への移動が規制されるようになっている。なお、孔40fの設置数は、開口面積を確保できれば、任意である。
また、仕切部材2の内周には、当該内周に摺接して軸方向移動自在および周方向回転自在に摺動自在に有底筒状の中空軸32が挿入されている。この中空軸32は、先端の外周に設けた螺子部32aと、螺子部32aより上方外周に設けた環状溝32bと、内部を環状溝32bへ連通する透孔32cと、環状溝32bより上方に設けられた長孔でなるオリフィス8と、底部となる図2中上端の外周に設けられて径方向へ突出する二つの規制部32dとを備えて構成されている。
そして、上記した中空軸32の螺子部32aは、仕切部材2の内周を通してアジャスタ20の螺子孔20b内に螺合されており、また、中空軸32の二つの規制部32dは、それぞれケース40の切欠40d内へ挿入されており、中空軸32は、ケース40によって周方向への回転が規制されている。さらに、アジャスタ20は、鍔20aが仕切部材2とアジャスタ保持部材19とで挟まれて、軸方向に位置決めされるので、これによって、周方向への回転が許容されつつもサブシリンダ12に抜け止めされてサブシリンダ12に取り付けられている。
したがって、アジャスタ20を回転操作すると、中空軸32は、ケース40によって周方向回転が規制されているので、螺子部32aと螺子孔20bとでなる送り螺子の要領で、図2中上下方向となる軸方向に移動し、仕切部材2に対して遠近することができるようになっている。
また、中空軸32の環状溝32bにおける軸方向幅は、中空軸32がアジャスタ20によって上下方向へ移動せしめられても、仕切部材2の溝2bに対向することができるように設定されており、中空軸32内は、透孔32c、環状溝32b、内周凹部2c、溝2bおよび連通孔21を介してシリンダ11内の圧側室4へ連通されるとともに、オリフィス8を介して液室Lへ連通されている。つまり、オリフィス8によって圧側室4と液室Lとが連通されている。そして、オリフィス8は、これを通過する液体の流れを絞って抵抗を与える。
中空軸32の外周には、仕切部材2のサブシリンダ12内側の内周に着座する筒状のシャッタ33が摺動自在に装着されており、当該シャッタ33は、中空軸32の外周に摺接する筒部33aと、筒部33aの外周に設けたフランジ状のバルブ支持部33bとを備えて構成されている。
さらに、このシャッタ33の筒部33aの外周には、仕切部材2の液室L側となる上端に形成された環状弁座31に離着座する環状の弁体34と、弁体34の仕切部材側に積層される環状のチェック弁10と、弁体34の反仕切部材側に積層されるバルブ抑え部材35が摺動自在に装着されている。
そして、中空軸32の外周であって、シャッタ33よりも反仕切部材側には、シャッタ33と対向する筒状のばね受36が摺動自在に装着されている。このばね受36は、中空軸32の外周に摺動自在に装着された筒部36aと、筒部36aの外周に設けられたフランジ状のばね受部36bとを備え、このばね受36とバルブ抑え部材35との間には、ばね要素としてのコイルばね37が圧縮状態で介装されている。そのため、ばね受36とバルブ抑え部材35はこのコイルばね37によって常に離間するように附勢されており、ばね受36は、中空軸32の規制部32dに当接すると、当該規制部32dによって中空軸32に対するそれ以上の上方側への移動が規制されるので、コイルばね37はバルブ抑え部材35を介してシャッタ33を仕切部材2側へ向けて附勢している。
また、シャッタ33と仕切部材2との間には、図2および図3に示すように、チェック弁10を弁体34側へ附勢するばね部材38が介装されており、このばね部材38は、シャッタ33と仕切部材2との間で挟持される環状部材38aと、当該環状部材38aの外周から延びてチェック弁10の仕切部材側を弾性支持してチェック弁10を弁体34側へ附勢する複数の腕38bとを備えて構成されている。
さらに、弁体34は、図2および図3に示すように、環状のリーフバルブで構成されており、同一円周上に複数の透孔34aを備えて、この透孔34aは、チェック弁10が弁体34に当接している状態では、チェック弁10によって遮断される。透孔34aの設置数は、チェック弁10の機能上必要とされる開口面積を確保できれば、任意である。
上述のように、中空軸32の外周に、ばね部材38、シャッタ33、弁体34、バルブ抑え部材35、コイルばね37およびばね受36を装着して仕切部材2に組み付けると、チェック弁10がばね部材38によって弁体34へ向けて附勢されて透孔34aを遮断し、コイルばね37がバルブ抑え部材35を介して弁体34を仕切部材2側へ附勢することになる。
そして、この場合、弁要素9は、仕切部材2の液室L側に配置されて仕切部材2に形成された圧側室と液室とを連通するポート30の出口を開閉する弁体34と、弁体34の反仕切部材側に配置される環状のばね受36と、弁体34とばね受36との間に介装されて弁体34を仕切部材2側へ向けて附勢するばね要素としてのコイルばね37とで構成されている。つまり、弁体34は、バルブ抑え部材35を介してコイルばね37の附勢力で環状弁座31へ向けて附勢されて撓んでおり、圧側室4の圧力が液室Lの圧力よりも高くなり、ポート30を介して作用する圧側室4の圧力と反仕切部材側となる背面側に作用する液室Lの圧力との差圧が開弁圧に達すると、当該弁体34の外周が図2中上方側へ撓んでポート30を開放し、圧側室4を液室Lへ連通させつつ通過する液体の流れに抵抗を与える。反対に、この弁要素9は、圧側室4の圧力が液室Lの圧力よりも高く上記差圧が開弁圧に達しない状態では、弁体34が環状弁座31へ着座したままとなって、液室Lを圧側室4へ連通させることは無い。
チェック弁10は、弁体34に積層されていて、弁体34の透孔34aを介して液室Lの圧力を受けるとともに、ポート30を介して反仕切部材側となる背面側には圧側室4の圧力を受けるようになっている。そして、液室Lの圧力が圧側室4の圧力よりも高くなり、チェック弁10を図2中押し下げる力がばね部材38の附勢力に打ち勝つと、チェック弁10は、弁体34から離れて液室Lを圧側室4へ連通するが、圧側室4の圧力が液室Lの圧力よりも高い場合には、弁体34へ押しつけられるので透孔34aを遮断したままとなって圧側室4と液室Lとを連通させることは無い。
このように圧側室4から液室Lへ向かう液体の流れのみを許容する弁要素9と、液室Lから圧側室4へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁10は、ポート30に対して並列して設けられている。なお、チェック弁10が弁要素9の弁体34に設けた透孔34aを利用しており、チェック弁10と弁要素9とが不可分とされているが、これらを全く別個に設けるようにしてもよい。しかしながら、上記の如く、弁要素9における上記弁体34に透孔34aを設けて、透孔34aを開閉する環状のチェック弁10を設けることで、チェック弁10をコンパクトに構成できる利点がある。また、上記したところでは、弁要素9におけるばね要素およびチェック弁10におけるばね部材は、それぞれ、金属製のばねとされているが附勢力を発揮できればよいので、上記に限らず広く弾性体を用いてもよい。
また、シャッタ33の筒部33aの図2中上端が中空軸32に設けた長孔でなるオリフィス8の下端に対向して、オリフィス8の下端側の一部を閉塞するとともに、ばね受36の筒部36aの図2中下端も中空軸32に設けた長孔でなるオリフィス8の上端に対向して、オリフィス8の上端の一部を閉塞している。ここで、アジャスタ20の回動操作で中空軸32を図2中下方側へ引き込んで仕切部材2に対して近づけると、中空軸32の規制部32dがばね受36を下方へ押圧するので、当該ばね受36が図中下方へ移動する。他方、シャッタ33は、仕切部材2に当接しており、当該仕切部材2によって下方への移動が規制されるので、上記アジャスタ20の操作によって中空軸32が仕切部材2へ接近すると、シャッタ33とばね受36とが接近して、シャッタ33の筒部33aの上端とばね受36の筒部36aの下端との間の間隔が狭くなり、オリフィス8がシャッタ33とばね受36とで閉塞される面積が大きくなる。つまり、中空軸32が仕切部材2へ向けて移動すると、オリフィス8のシャッタ33とばね受36で閉塞されない面積である開口面積が減少することになって、オリフィス8が通過する液体の流れに与える抵抗は大きくなる。
なお、この実施の形態の場合、中空軸32とばね受36との軸方向の位置関係は、中空軸32に移動によっても不変であり、ばね受36とオリフィス8とのラップ面積、つまり、ばね受36がオリフィス8の一部を閉塞する面積は変わらないので、ばね受36がオリフィス8の一部を閉塞していなくともよい。
また、弁体34は、上述したように、バルブ抑え部材35を介してコイルばね37の附勢力で環状弁座31へ向けて附勢されて撓んでおり、ポート30を介して作用する圧側室4の圧力と、反仕切部材側となる背面側に作用する液室Lの圧力との差圧が開弁圧に達すると、当該弁体34の外周が図2中上方側へ撓んでポート30を開放するようになっており、差圧が大きくなるほど、弁体34の撓み量が大きくなって環状弁座31と弁体34との間に形成される環状隙間が大きくなる。なお、コイルばね37が上記差圧に負けて縮むと弁体34がバルブ抑え部材35とともに仕切部材2から図2中上方へ後退して、環状弁座31と弁体34との間に形成される環状隙間もより一層大きくなることになる。そして、中空軸32が仕切部材2へ接近すると、ばね受36とシャッタ33の外周に装着されたバルブ抑え部材35との図2中上下方向となる軸方向距離も短くなるので、コイルばね37の圧縮量(初期荷重)が大きくなり、コイルばね37が弁体34を附勢する附勢力がその分大きくなる。このように、中空軸32を仕切部材2へ接近させてコイルばね37の弁体34を附勢する力が大きくなればなるほど、上記差圧に対する弁体34と環状隙間31との間に形成される環状隙間の大きさは小さくなり、弁要素9を通過する液体に与える抵抗を大きくすることができる。
つづいて、アジャスタ20の回動操作で中空軸32を図2中上方側へ押し上げて仕切部材2に対して遠ざけると、ばね受36がコイルばね37によって押し上げられて中空軸32の規制部32dによって規制されつつ図中上方へ移動する。他方、シャッタ33は、コイルばね37によって仕切部材2へ押しつけられているので、上記アジャスタ20の操作によって中空軸32が仕切部材2から遠ざけると、シャッタ33とばね受36とが遠ざかってシャッタ33の筒部33aの上端とばね受36の筒部36aの下端との間の間隔が広くなり、オリフィス8がシャッタ33とばね受36とで閉塞される面積が小さくなる。つまり、中空軸32が仕切部材2から軸方向へ向けて離間すると、オリフィス8のシャッタ33とばね受36で閉塞されない面積である開口面積が拡大することになって、オリフィス8が通過する液体の流れに与える抵抗は小さくなる。
また、中空軸32を仕切部材2から遠ざけると、ばね受36とシャッタ33の外周に装着されたバルブ抑え部材35との図2中上下方向となる軸方向距離が長くなるので、コイルばね37の圧縮量(初期荷重)が少なくなり、コイルばね37が弁体34を附勢する附勢力がその分小さくなる。このように、中空軸32を仕切部材2から軸方向へ離間させてコイルばね37の弁体34を附勢する力が小さくなればなるほど、上記差圧に対する弁体34と環状隙間31との間に形成される環状隙間の大きさは大きくなり、弁要素9を通過する液体に与える抵抗を小さくすることができる。
上記したところから理解できるように、この実施の形態では、アジャスタ20を回動操作することで、中空軸32を軸方向へ移動させて仕切部材2に対して遠近させることで、オリフィス8の開口面積と弁要素9の通過する液体の流れに与える抵抗を同時に調節することができる。より具体的には、アジャスタ20を一方向へ回転操作すると、オリフィス8の開口面積を減少させてオリフィス8における抵抗を大きくさせつつ弁要素9の上記抵抗を大きくすることができ、反対に、アジャスタ20と他方向へ回転操作すると、オリフィス8の開口面積を増大させてオリフィス8における抵抗を小さくさせつつ弁要素9の上記抵抗を小さくすることができる。
したがって、調整機構Aは、本実施の形態では、上記ばね受36を外周に装着した中空軸32に設けたばね受36の反仕切部材側に当接してばね受36の反仕切部材側への移動を規制する規制部32dと、中空軸32を仕切部材2に対して軸方向に遠近させる駆動手段である外部操作可能なアジャスタ20と螺子部32aとでなる送り螺子と、中空軸32の駆動に対し不動とされて中空軸32の駆動に対し上記長孔でなるオリフィス8とのラップ面積を増減させるシャッタ33とを備えて構成されている。
つづいて、上述のように構成された車両用液圧緩衝器Dに作用について説明する。まず、図1中でピストン5が上方へ移動する車両用液圧緩衝器Dが伸長する場合、ピストン5の上昇によって伸側室3が圧縮されて伸側室3の液体が減衰弁17を介して下方の圧側室4へ流入する。その際、ピストンロッド6がシリンダ11から退出してシリンダ11内でピストンロッド6が退出する体積分の液体が不足するので、この不足する分の液体は、チェック弁10が開いて補償室Rにおける液室Lから圧側室4へ供給され、フリーピストン7が気室Gを膨張させる方向へ移動してシリンダ11内の容積変動を補償する。
なお、チェック弁10は、ばね部材38によって附勢されているが、当該附勢力は極弱く設定されており、この場合、液体は殆ど抵抗を受けずにチェック弁10を通過し液室Lから圧側室4へ移動する。
したがって、この伸長行程時には、車両用液圧緩衝器Dは、液体がピストン5に設けた減衰弁17を通過する際に生じる伸側室3と圧側室4の圧力差に応じた伸側減衰力を発揮する。
他方、図1中でピストン5が下方へ移動する車両用液圧緩衝器Dが圧縮する場合、ピストン5の下降によって圧側室4が圧縮されて当該圧側室4の液体が減衰弁17を介して上方の伸側室3へ流入する。その際、ピストンロッド6がシリンダ11内へ侵入してシリンダ11内でピストンロッド6が侵入する体積分の液体が過剰となるので、この過剰分の液体は、弁要素9がポート30を開放して圧側室4から液室Lへ排出され、フリーピストン7が気室Gを収縮させる方向へ移動してシリンダ11内の容積変動を補償する。
そして、弁要素9は、車両用液圧緩衝器Dが圧縮行程におけるピストン速度が所定速度以下では、圧側室4と液室Lの差圧が小さく開弁せず、液体は、絞り弁としてのオリフィス8のみを介して圧側室4から液室Lへ移動するので、図4中、実線aで示すがごとく、車両用液圧緩衝器Dは、オリフィス特有の減衰特性(ピストン速度に対する減衰力の特性)を持って減衰力を発揮する。
さらに、車両用液圧緩衝器Dが圧縮行程におけるピストン速度が所定速度以上となって、圧側室4と液室Lの差圧が開弁圧に達すると、弁要素9が開弁してオリフィス8に並列されるポート30が開放されるので、開弁してからは図4の破線bで示すがごとくに、車両用液圧緩衝器Dの減衰特性は、ピストン速度に対して減衰係数が小さくなる。
そして、さらに、ピストン速度が高速となり、ばね要素としてのコイルばね37が弁体34を仕切部材2へ向けて附勢する附勢力を、圧縮される圧側室4内の圧力の作用によって弁体34を押す力が打ち勝って、コイルばね37が圧縮して弁体34がバルブ抑え部材35とともに仕切部材2から後退するようになると、弁体34と環状弁座31との間に形成される環状隙間の大きさがより大きくなり、車両用液圧緩衝器Dの減衰特性は、ピストン速度に対して先程よりももっと減衰係数が小さくなる(図4中一点鎖線c)。
このように、弁要素9は、車両用液圧緩衝器Dが圧縮行程におけるピストン速度が所定速度以下では、流路面積を小さく制限するので、圧側室4内の液体は液室Lへ移動しづらくなって、圧側室4内の圧力は速やかに増圧されることになる。
すなわち、車両用液圧緩衝器Dは、圧側室4内の圧力を速やかに増圧させて、伸側室3と圧側室4における圧力場の低下を抑制しつつ圧縮側の減衰力を発揮することができるので、伸長行程から圧縮行程に切換わる初期や、圧縮行程時でピストン速度が低速時において減衰力の立上りが時間的に不足する傾向を解消でき、減衰力発生応答性が向上する。
そして、上記したように、絞り弁としてのオリフィス8における抵抗を大きくさせつつ弁要素9の上記抵抗を大きくすることができるとともに、オリフィス8における抵抗を小さくさせつつ弁要素9の上記抵抗を小さくすることができるので、オリフィス8の特性による傾きを変更させることができるとともに、弁要素9の特性による傾きも変更させることができる。したがって、圧側室4の圧力上昇の特性(ピストン速度に対する圧側室の圧力上昇の特性)は、図5に示すように、図中の矢印に示す範囲にて、アジャスタ20を回転させることで擬似的に原点回りに回転させるように変化させることができる。つまり、絞り弁としてのオリフィス8における抵抗を大きくさせつつ弁要素9の上記抵抗を大きくすると、上記圧力上昇特性線を擬似的に原点を中心として反時計回りに回転させることができ、反対に、オリフィス8における抵抗を小さくさせつつ弁要素9の上記抵抗を小さくすると、上記圧力上昇特性線を擬似的に原点を中心として時計回りに回転させることができる。
なお、車両用液圧緩衝器Dの減衰特性も、圧側室4の圧力上昇が上記のごとく補償されるから、図6に示すように、図中の矢印に示す範囲にて、アジャスタ20を回転させることで原点回りに回転させるように変化させることができる。
このように、絞り弁と弁要素9の両方を同時に調整可能であるから、絞り弁のみ、あるいは、弁要素9のみの調整が可能である緩衝器や、双方の調整が可能であっても独立して調整しなければならない緩衝器に比較して、圧側室4の圧力上昇の特性をより簡単に且つ、より直感的に調節することができ、圧側の減衰力応答性の調節も同様に簡単に行うことができるのである。
また、気室内の圧力を高める必要も無いので、車両用液圧緩衝器Dの容器1内の圧力が過剰に高くなることも無く、ピストンロッド6周りをシールするシール部材14の緊迫力が大きくなる心配が無く、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させ車両における乗り心地を阻害してしまうこともない。
したがって、本発明の車両用液圧緩衝器Dによれば、車両における乗り心地を損なうことなく圧縮行程初期にあっても応答性良く必要十分な減衰力を発揮することができるのである。なお、弁要素9の流路面積が大きくなる上記所定速度は、車両に適するように任意に決定することができる。
他方、ピストン速度が所定速度を超えると流路面積が大きくなって、抵抗が小さくなって、液体は圧側室4から液室Lへ差ほど制限されずに移動することができるようになるので、この場合は、従来の単筒型液圧緩衝器と同等の減衰力を発揮することになる。
なお、上記したところでは、絞り弁をオリフィス8としているが、オリフィス以外にもチョークやその他の絞り弁を設けるようにしてもよく、たとえば、環状絞りを設ける場合には、中空軸32の上端を閉塞せずに、中空軸32内に環状弁座を設け、中空軸32内に中空軸32に対して軸方向不動であって環状弁座と対向して環状弁座との間に環状絞りを形成するニードル状などの弁体を設けておき、中空軸32を仕切部材2に接近させると弁体と環状弁座との間の距離も接近し、反対に、中空軸32を仕切部材2から遠ざけると弁体と環状弁座との間の距離も遠ざかるような構造の絞り弁を採用してもよいし、絞り弁にチョークを採用する場合には、中空軸32内に小径部を設けておき、中空軸32に対して軸方向不動の軸を小径部内に摺動自在に挿入し、中空軸32の小径部の内周に或いは軸の外周にチョークを形成する溝を設けておき、中空軸32を軸方向へ移動させることによって小径部と軸の嵌合長を変更してチョーク長さを変更するような絞り弁の構造を採用することもできる。
また、弁要素9は、弁体34に環状のリーフバルブを採用しているが、ばね要素で附勢される弁体であれば、ポペット弁やその他の弁体を用いることも可能である。
さらに、上記したところでは、シリンダ11にサブシリンダ12が軸方向を同じ方向に向けて横置きにされて一体化されていて、車両用液圧緩衝器Dのストロークを確保しつつも長手方向寸法の長大化を回避できる利点があるが、サブシリンダ12をシリンダ11の直下に軸方向を図1中左右方向に向けて一体化してもよいし、シリンダ11とサブシリンダ12とをホースにて接続するような構成を採用してもよい。また、容器1は、上記したシリンダ11とサブシリンダ12とで構成される以外にも他の構成で実現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。
本発明の車両用液圧緩衝器は、車両の制振用途に利用することができる。
1 容器
2 仕切部材
2a 仕切部材における凹部
2b 仕切部材における溝
2c 仕切部材における内周凹部
2d 仕切部材における面取部
3 伸側室
4 圧側室
5 ピストン
6 ピストンロッド
7 フリーピストン
7a フリーピストンにおける凹部
8 オリフィス
9 弁要素
10 チェック弁
11 シリンダ
12 サブシリンダ
12a サブシリンダにおける挿入部
12b サブシリンダにおける収容部
12c サブシリンダにおけるフランジ
13 ロッドガイド
14 シール部材
14a リップ部
14b 外周シール部
15 キャップ
16 減衰通路
17 減衰弁
18 蓋
18a 気体注入口
19 アジャスタ保持部材
19a アジャスタ保持部材における環状凹部
20 アジャスタ
20a アジャスタにおける鍔
20b アジャスタにおける螺子孔
20c アジャスタにおける工具差込孔
21 連通孔
22 プラグ
23,24 シールリング
30 ポート
31 環状弁座
32 中空軸
32a 中空軸における螺子部
32b 中空軸における環状溝
32c 中空軸における透孔
32d 中空軸における規制部
33 シャッタ
33a シャッタにおける筒部
33b シャッタにおける支持部
34 弁体
34a 弁体における透孔
35 バルブ抑え部材
36 ばね受
36a ばね受における筒部
36b ばね受におけるばね受部
37 ばね要素としてのコイルばね
38 ばね部材
38a ばね部材における環状部材
38b ばね部材における腕
40 ケース
40a ケースにおける当接部
40b ケースにおける嵌合部
40c ケースにおける筒部
40d ケースにおける切欠
40e ケースにおける突起
40f ケースにおける孔
A 調整機構
D 車両用液圧緩衝器
G 気室
L 液室
O 作動室
R 補償室
x,y 軸線

Claims (4)

  1. 容器と、容器内を作動室と補償室とに区画する仕切部材と、容器内に摺動自在に挿入されて作動室を液体が充填される伸側室と圧側室とに区画するピストンと、容器内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるピストンロッドと、補償室内を液体が充填される液室と気体が充填される気室とに区画するフリーピストンとを備えた車両用液圧緩衝器において、圧側室と液室とを連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える絞り弁と、絞り弁に並列して圧側室と液室とを連通するとともに圧側室の圧力を受けて開弁し圧側室から液室へ向かう液体の流れに抵抗を与える弁要素と、絞り弁と弁要素に並列して液室から圧側室へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁とを設け、絞り弁の開口面積と弁要素における上記抵抗とを同時に変化させる調整機構を設けたことを特徴とする車両用液圧緩衝器。
  2. 弁要素は、仕切部材の液室側に配置されて仕切部材に形成された圧側室と液室とを連通するポートの出口を開閉する弁体と、弁体の反仕切部材側に配置される環状のばね受と、弁体とばね受けとの間に介装されて弁体を仕切部材側へ向けて附勢するばね要素とを備え、絞り弁は、有底筒状であって内部が圧側室に連通される中空軸の側部に開口して内部を液室へ連通する長孔で形成されてなり、調節機構は、上記ばね受を外周に装着した中空軸に設けたばね受の反仕切部材側に当接してばね受の反仕切部材側への移動を規制する規制部と、中空軸を仕切部材に対して軸方向に遠近させる駆動手段と、中空軸の駆動に対し不動とされて中空軸の駆動に対し上記長孔とのラップ面積を増減させるシャッタとを備え、駆動手段の駆動によって、絞り弁の開口面積とばね要素の初期荷重とを同時に変化させることを特徴とする請求項1に記載の車両用液圧緩衝器。
  3. 容器は、ピストンが摺動自在に挿入されるシリンダと、シリンダに一体化されてフリーピストンが摺動自在に挿入されるとともに仕切部材が収容されるサブシリンダとを備え、駆動手段は、上記中空軸の先端に設けた螺子部と、サブシリンダを貫通してサブシリンダに回転自在に設けられるとともに上記中空軸の螺子部に螺合する螺子部を有するアジャスタとを備え、アジャスタを外部操作可能としたことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用液圧緩衝器。
  4. チェック弁は、上記弁体に設けた透孔と、上記弁体の仕切部材側に積層されて透孔を開閉する環状のチェック弁体と、当該チェック弁体を上記弁体へ向けて附勢するばね部材とを備えたことを特徴とする請求項2または3に記載の車両用液圧緩衝器。
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