JP2013036594A - 単筒型緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができる単筒型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、本発明の単筒型緩衝器Ｄは、シリンダ１と、シリンダ１内に収容されてシリンダ１内を液室Ｌと気室Ｇとに区画する気液分離部材６と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されて液室Ｌを二つの作動室Ｒ１，Ｒ２とに区画するピストン２とを備え、気液分離部材６が筒状であって中間で折り返した状態で一端７ａがシリンダ１の内周に固定されるローリングダイヤフラム７と、ローリングダイヤフラム７の他端を閉塞する蓋８とを備えた。ローリングダイヤフラム７および蓋８はシリンダとの間で摩擦力を生じさせず、気室の容積を大きく変化させたい場合にも気液分離部材の大型化を回避できる。そのため、車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、単筒型緩衝器の改良に関する。

従来、単筒型緩衝器にあっては、伸縮する際にシリンダ内に侵入もしくはシリンダ内から退出するピストンロッドの体積分の体積を補償するため、シリンダ内に気室を備えている。このような単筒型緩衝器では、油室と気室との分離する必要があるため、シリンダ内にいわゆるフリーピストンを設けている（特許文献１参照）。

フリーピストンは、フリーピストン本体と、本体の外周側に形成した環状溝内に装着したＯリングとで構成されている。該Ｏリングは、シリンダの内周に摺接して油室と気室とを密にシールする必要から、圧縮された状態でシリンダ内周に摺接している。

また、油室と気室との分離をフリーピストンに換えて、単筒型緩衝器のボトム部材に周縁部を連結したブラダを使用して分離する提案もある（特許文献２参照）。この単筒型緩衝器では、ブラダは、セパレータに保持され、このセパレータがシリンダ外周からかしめられてシリンダに固定されている。

特開平８−１５２０３７号公報 特開２００５−３２１０２１号公報

そして、フリーピストンを備えた単筒型緩衝器では、ピストンロッドがシリンダへ出入りする際の体積補償は、フリーピストンがシリンダ内を摺動して移動することで行われるが、上述のように、シールとして機能するＯリングは圧縮された状態でシリンダ内周に摺接しているため、フリーピストンの移動には少なからずシリンダとの間で摺動抵抗が生じることとなる。

この摺動抵抗は、単筒型緩衝器の伸縮を妨げるように作用し、該単筒型緩衝器が車両に搭載された場合には、単筒型緩衝器が備えているバルブで発生する減衰力に上記摺動抵抗分の力が重畳することとなり、この単筒型緩衝器を車両のサスペンションに用いる場合、車両における乗り心地を悪化させてしまうことになりかねない。

他方、ブラダで油室と気室とを分離する単筒型緩衝器の場合、ブラダは膨張や収縮することで伸縮時の体積補償を行うことから、上記摺動抵抗の問題を解決することができるものの、大型のブラダを用いる必要があって、大型のブラダをシリンダ内に収める関係上、単筒型緩衝器の基本長が長くなって、車両への搭載性が損なわれる可能性がある。

そこで、本発明は上記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、車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができる単筒型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、シリンダと、当該シリンダ内に収容されて当該シリンダ内を液室と気室とに区画する気液分離部材と、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記液室を二つの作動室とに区画するピストンとを備えた単筒型緩衝器において、上記気液分離部材は、筒状であって中間で折り返した状態で一端が上記シリンダ内周に固定されるローリングダイヤフラムと、当該ローリングダイヤフラムの他端を閉塞する蓋とを備えたことを特徴とする。

単筒型緩衝器が気室の容積を変化させる際には、ローリングダイヤフラムの姿勢変化と蓋のシリンダに対する軸方向移動によって行われ、ローリングダイヤフラムおよび蓋はシリンダとの間で摩擦力を生じさせない。

また、単筒型緩衝器にあっては、ローリングダイヤフラムを採用することで蓋のシリンダの軸方向変位量を大きく確保することができ、気室の容積を大きく変化させたい場合にも気液分離部材の大型化を回避でき、ピストンが下方へ移動する際にローリングダイヤフラム７が下方へ逃げてこれに干渉することがない。

以上より、本発明の単筒型緩衝器によれば、車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができるのである。

一実施の形態における単筒型緩衝器の縦断面図である。 一実施の形態の一変形例における単筒型緩衝器の縦断面図である。

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。一実施の形態における単筒型緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、当該シリンダ１内に収容されてシリンダ１内を液室Ｌと気室Ｇとに区画する気液分離部材６と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されて液室Ｌを二つの作動室であるロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画するピストン２とを備えて構成されている。

また、本実施の形態では、単筒型緩衝器Ｄは、図１に示すように、上記構成に加えて、一端がピストン２に連結されてシリンダ１内に移動自在に挿入されるピストンロッド３を備えている。このピストンロッド３は、シリンダ１の図１中上端に設けられてシリンダ１内を封止する環状のロッドガイド４に軸支されて、シリンダ１外へ突出させてあり、このピストンロッド３の上端とシリンダ１の下端をそれぞれ車両における車体と車軸とに取り付けることで単筒型緩衝器Ｄを車体と車軸の間に介装することができるようになっている。

さらに、シリンダ１内のロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２には、作動油等の液体が充填され、気室Ｇには気体が所定圧にて充填されている。なお、上記の液体としては、作動油のほか水や水溶液等を用いてもよい。また、気室Ｇ内に充填される気体は、液体が作動油とされる場合、作動油の性状を変化させにくい窒素等の不活性ガスとされるとよい。

なお、ロッドガイド４の図１中上方には、ピストンロッド３の外周およびシリンダ１の内周をシールするシール部材５が設けられており、このシール部材５によって、シリンダ１内からの液体の漏洩が防止されている。

シリンダ１は、他端が閉塞されて有底筒状とされており、上端は、上記したピストンロッド３を軸支するロッドガイド４によって閉塞されている。なお、シリンダ１の下端をキャップといった別部材で蓋するようにしてもよい。

ピストン２には、上記ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通する流路１１が設けられており、該流路１１の途中には、減衰力発生要素１２が設けられている。減衰力発生要素１２は、上記流路１１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、チョーク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。なお、流路１１は、図示したところでは、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、ロッド側室Ｒ１からピストン側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の流路とピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の流路を並列させて設けるようにしてもよい。

気液分離部材６は、筒状であって中間で折り返した状態で一端７ａがシリンダ１の内周に固定されるローリングダイヤフラム７と、ローリングダイヤフラム７の他端７ｂを閉塞する蓋８とを備えて構成されている。

ローリングダイヤフラム７は、この実施の形態では、中間で折り返した部位である折り返し部７ｃを液室Ｌ側に凸となるようにしてシリンダ１内に収容されており、一端７ａの内周には当該一端７ａをシリンダ１の内周へ固定する環状の止輪９が装着されている。この止輪９は、この例では、筒状であってローリングダイヤフラム７の一端７ａの内周に装着される装着部９ａと、装着部９ａの図１中下端に設けたフランジ９ｂとを備えて構成されている。また、ローリングダイヤフラム７の一端７ａは、他部よりも厚肉とされている。そして、この単筒型緩衝器Ｄの場合、ローリングダイヤフラム７の一端７ａの内周に止輪９を装着したものをシリンダ１内に挿入し、シリンダ１の外周の二箇所をロール加締めすることで、ローリングダイヤフラム７の一端７ａをシリンダ１に固定するようになっている。つまり、上記のようにシリンダ１の外周からロール加締めするとシリンダ１の二箇所でシリンダ１の内周側へ突出する環状の加締部１ａ，１ｂが形成され、これら加締部１ａ，１ｂ間でローリングダイヤフラム７の一端７ａと止輪９のフランジ９ｂとが軸方向となる上下方向で挟持され、ローリングダイヤフラム７が止輪９とともにシリンダ１に固定される。シリンダ１の二箇所を内周にロール加締めしても、止輪９がシリンダ１の内側からロール加締めの際の径方向の荷重を支えるので、シリンダ１の歪みを防止することができ、ピストン２の円滑な摺動性を補償することができる。なお、ローリングダイヤフラム７のシリンダ１への固定は、これ以外の方法、たとえば、接着する等によってもよい。

また、ローリングダイヤフラム７の他端７ｂの内周には、円盤状の蓋８が装着されていて、当該他端７ｂを閉塞している。蓋８は、液室Ｌから圧力を受けても変形し難い材料、たとえば、金属や樹脂などで形成されている。そして、ローリングダイヤフラム７は、蓋８が図１中軸方向となる上下方向へ移動すると、これにつれられて折り返し部７ｃが位置を変えつつ他端７ｂも上下方向へ移動する。より詳細には、蓋８が下方へ移動する場合、他端７ｂが下方へ移動するために、折り返し部７ｃを境にして他端７ｂ側が長くなるように折り返し部７ｃが一端７ａ側へ移動し、蓋８が上方へ移動する場合、他端７ｂも上方へ移動するために、折り返し部７ｃを境にして一端７ａ側が長くなるように折り返し部７ｃが他端７ｂ側へ移動する。このように折り返し部７ｃは、ローリングダイヤフラム７の折り返しの頂部であって蓋８の上下動によって位置が変化するので、常にローリングダイヤフラム７の定まった部位ではない。

さらに、この実施の形態では、気液分離部材６は、上記蓋８に連結され、気室Ｇ内に配置されるとともにシリンダ１の内周に摺接し、蓋８のシリンダ１の軸方向の移動を案内するガイド部材１０を備えている。

ガイド部材１０は、この実施の形態の場合、上記した蓋８に連結される連結ロッド１０ａと、連結ロッド１０ａの先端に設けられたスライダ１０ｂとを備え、蓋８のシリンダ１の軸方向の移動を案内するようになっている。

スライダ１０ｂは、この場合、基端が上記連結ロッド１０aの先端に設けられた複数の腕１０ｃと、腕１０ｃの先端に設けられてシリンダ１の内周に対向する対向部１０ｄと備えており、蓋８のシリンダ１の軸方向の移動を案内するようになっている。

対向部１０ｄは、シリンダ１の内周への対向面がシリンダ１の内周に沿う彎曲面とされており、シリンダ１の内周との間で大きな摩擦が生じないように配慮されている。対向部１０ｄは、彎曲面以外の形状とされてもよく、たとえば、球面とされてもよい。また、このガイド部材１０は、上記偏芯を抑制しつつ蓋８の軸方向への移動を案内するために設けられている。そのため、対向部１０ｄは、終始、シリンダ１に密着して摺動するように設定されてもよいが、若干のクリアランスを持ってシリンダ１の内周に対向していてもよい。さらに、腕１０ｃの先端を球面状として、これを対向部１０ｄとしてもよい。対向部１０ｄのシリンダ対向面の形状をシリンダ１の内周の曲率半径よりも小さい曲率半径を持つ球面としておくと、対向部１０ｄとシリンダ１の内周との接触が点接触となるため、スライダ１０ｂとシリンダ１との間の摺動抵抗を非常に小さくすることができる。

本発明にあってはガイド部材１０を省略することもできるが、上述のように、ガイド部材１０を設けることで、蓋８がシリンダ１に対して大きく偏心してしまって、ローリングダイヤフラム７の折り返し部７ｃを境にして一端７ａ側と他端７ｂ側とが干渉して、これらが擦れ合ったり、円滑な蓋８の軸方向（図１中上下方向）への移動が妨げられたりといったことが防止される。

なお、スライダ１０ｂにおける腕１０ｃの設置数は、任意であり、対向部１０ｄがシリンダ１の周方向において半周以上に摺接する場合には一つでも蓋８のシリンダ１に対する偏心を抑制できるし、二つ以上の任意の数とすることもできる。

また、スライダ１０ｂは上記した構成に限定されるものではなく、たとえば、スライダを円盤状として、その外周を、シリンダ１の内周に摺接させたり、蓋８のシリンダ１の偏心を抑制できる態様にて対向させるようにしてもよい。この場合には、スライダで気室Ｇを二つの部屋に仕切ってしまうため、スライダにこれらの部屋を連通する通路を設けるようにしておけばよい。

このように構成された単筒型緩衝器Ｄにあっては、伸縮に伴ってピストンロッド３がシリンダ１に出入りするため、シリンダ１内のピストンロッド３がシリンダ１内へ出入りする体積がシリンダ１内の容積を変化させることになる。液室Ｌ内の液体の体積変化は少ないため、ピストンロッド３がシリンダ１に進入していくと気室Ｇの容積を減少させ、反対に、ピストンロッド３がシリンダ１から退くと気室Ｇの容積を拡大させることで、ピストンロッド３がシリンダ１に出入りする体積の補償を行う。

より詳しくは、単筒型緩衝器Ｄが収縮して、ピストンロッド３がシリンダ１内に進入する場合、気液分離部材６における蓋８が液体によって押し下げられて図１中下方へ移動し、これに伴って、ローリングダイヤフラム７の他端７ｂも蓋８とともに下方へ移動し、折り返し部７ｃが一端７ａ側へ移動しつつ図１中下方へ移動する。このローリングダイヤフラム７の姿勢変化と蓋８の下方への移動によって、気室Ｇの容積を減少させる。反対に単筒型緩衝器Ｄが伸長して、ピストンロッド３がシリンダ１内から退く場合、気液分離部材６における蓋８が気室Ｇ内の気体によって押し上げられて図１中上方へ移動し、これに伴って、ローリングダイヤフラム７の他端７ｂも蓋８とともに上方へ移動し、折り返し部７ｃが他端７ｂ側へ移動しつつ図１中上方へ移動する。このローリングダイヤフラム７の姿勢変化と蓋８の上方への移動によって、気室Ｇの容積を拡大させる。

このように単筒型緩衝器Ｄが気室Ｇの容積を変化させる際には、ローリングダイヤフラム７の姿勢変化と蓋８のシリンダ１に対する軸方向移動（図１中上下移動）によって行われ、ローリングダイヤフラム７および蓋８はシリンダ１との間で摩擦力を生じさせないから、発生する減衰力に摩擦力といった摺動抵抗が重畳されない。

また、単筒型緩衝器Ｄにあっては、ローリングダイヤフラム７を採用することで蓋８のシリンダ１の軸方向変位量を大きく確保することができ、気室Ｇの容積を大きく変化させたい場合にも気液分離部材６の大型化を回避でき、ピストン２が下方へ移動する際にローリングダイヤフラム７が下方へ逃げてこれに干渉することがない。よって、本発明では、単筒型緩衝器Ｄの基本長が長くなってしまうという問題も解消することができる。

以上より、本発明の単筒型緩衝器Ｄによれば、車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができるのである。

図２に示すように、図１に示した気液分離部材６の天地を逆にしてシリンダ１内に収容することも可能である。この場合も、上記した本発明の作用効果を発揮することができる。なお、図２に示した単筒型緩衝器Ｄにあっては、気液分離部材６のガイド部材１０の対向部１０ｄを球面状としている。但し、図１に示すように、ローリングダイヤフラム７を折り返し部７ｃが液室Ｌ側に凸となるようにしてシリンダ１内に収容することで、図２に示すように、ローリングダイヤフラム７を折り返し部７ｃが気室Ｇ側に凸となるようにしてシリンダ１内に収容する場合よりも、シリンダ１内の液体量を少なくすることができ、液体の温度変化による体積変化が少なくなり、気室Ｇの体積変化量を低く抑えることができより気液分離部材６の小型化が図れるとともに、単筒型緩衝器Ｄの重量を軽量化することができる点で有利である。

さらに、気液分離部材６が蓋８に連結されて、シリンダ１に対する蓋８の偏心を抑制して蓋８のシリンダ１の軸方向への移動を案内するガイド部材１０を備えることで、ローリングダイヤフラム７の折り返し部７ｃを境にして一端７ａ側と他端７ｂ側とが干渉して、これらが擦れ合ったり、円滑な蓋８の軸方向への移動が妨げられたりといったことが防止される。

気液分離部材６がローリングダイヤフラム７の一端７ａの内周に装着されるとともに一端７ａをシリンダ１の内周に固定する環状の止輪９を備えたことで、ローリングダイヤフラム７の一端７ａをシリンダ１の外周からロール加締めによって固定しても、シリンダ１が内周から止輪９で支えられる状態となるから、シリンダ１の変形や歪みが防止され、ピストン２の円滑な移動が保証される。

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。

１ シリンダ
２ ピストン
６ 気液分離部材
７ ローリングダイヤフラム
７ａ ローリングダイヤフラムの一端
７ｂ ローリングダイヤフラムの他端
７ｃ ローリングダイヤフラムの折り返し部
８ 蓋
９ 止輪
１０ ガイド部材
Ｄ 単筒型緩衝器
Ｇ 気室
Ｌ 液室
Ｒ１ 作動室としてのロッド側室
Ｒ２ 作動室としてのピストン側室

Claims (4)

1. シリンダと、当該シリンダ内に収容されて当該シリンダ内を液室と気室とに区画する気液分離部材と、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記液室を二つの作動室とに区画するピストンとを備えた単筒型緩衝器において、上記気液分離部材は、筒状であって中間で折り返した状態で一端が上記シリンダ内周に固定されるローリングダイヤフラムと、当該ローリングダイヤフラムの他端を閉塞する蓋とを備えたことを特徴とする単筒型緩衝器。
2. 上記ローリングダイヤフラムは、折り返し部を上記液室側に凸となるようにして上記シリンダ内に収容されることを特徴とする請求項１に記載の単筒型緩衝器。
3. 上記気液分離部材は、上記蓋に連結され、上記シリンダに対する上記蓋の偏心を抑制して当該蓋の上記シリンダの軸方向への移動を案内するガイド部材を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の単筒型緩衝器。
4. 上記気液分離部材は、上記ローリングダイヤフラムの一端内周に装着されるとともに当該一端を上記シリンダの内周に固定する環状の止輪を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の単筒型緩衝器。

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