JP2015194218A - Shock absorber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作動流体に抵抗を付与することによって減衰力が生じる緩衝器に関する。 The present invention relates to a shock absorber that generates a damping force by imparting resistance to a working fluid.
特許文献1には、作動流体として気体が充填されるシリンダと、シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、を備える緩衝器が記載されている。 Patent Document 1 includes a cylinder filled with gas as a working fluid, a piston that divides the inside of the cylinder into a rod side chamber and a piston side chamber, and a rod that is movably inserted into the cylinder via the piston. A shock absorber is described.
上記緩衝器は、シリンダ内に気体と共に所定量の潤滑油が封入され、シリンダとピストンとの摺動部とロッドと軸受部材との摺動部との間で潤滑油を循環させる通路を備える。 The shock absorber includes a passage in which a predetermined amount of lubricating oil is enclosed in a cylinder together with a gas, and the lubricating oil is circulated between a sliding portion between the cylinder and the piston and a sliding portion between the rod and the bearing member.
しかしながら、特許文献1に記載の緩衝器にあっては、緩衝器に働く横荷重によってシリンダの内周面とピストンの外周部とが摺動する部位に生じる摩擦力が大きくなるため、緩衝器に生じる減衰力が過大になるという問題があった。 However, in the shock absorber described in Patent Document 1, the frictional force generated in the portion where the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral portion of the piston slide due to the lateral load acting on the shock absorber increases. There was a problem that the damping force generated was excessive.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、横荷重の影響を受けにくい緩衝器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a shock absorber that is not easily affected by a lateral load.
本発明は、作動流体に抵抗を付与することによって減衰力が生じる緩衝器であって、作動流体が充填されるシリンダと、シリンダの内周面に摺動する外周部を有するピストンと、ピストンに結合され、シリンダから外部に突出するロッドと、ロッドの外周面を摺動自在に支持するヘッドと、を備え、シリンダの内周面とピストンの外周部との少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成されることを特徴とする。 The present invention relates to a shock absorber in which a damping force is generated by applying resistance to a working fluid, a cylinder filled with the working fluid, a piston having an outer peripheral portion that slides on an inner peripheral surface of the cylinder, and a piston A rod that is coupled and protrudes outward from the cylinder, and a head that slidably supports the outer peripheral surface of the rod, and an amorphous carbon film is formed on at least one of the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral portion of the piston. It is characterized by that.
本発明では、アモルファス炭素膜の摩擦係数が小さいことにより、緩衝器に働く横荷重によってシリンダの内周面とピストンの外周部とが摺動する部位に生じる摩擦力が小さく抑えられる。これにより、横荷重の影響を受けにくい緩衝器を提供することができる。 In the present invention, since the friction coefficient of the amorphous carbon film is small, the frictional force generated at the site where the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral portion of the piston slide due to the lateral load acting on the shock absorber can be suppressed to a low level. Thereby, it is possible to provide a shock absorber that is not easily affected by the lateral load.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1に示す緩衝器10は、車両のサスペンション装置(図示省略)に組み込まれ、車体と車軸を支持するサスペンション部材の間で伸縮作動する。
(First embodiment)
A shock absorber 10 shown in FIG. 1 is incorporated in a suspension device (not shown) of a vehicle, and extends and contracts between a suspension member that supports a vehicle body and an axle.
緩衝器10は、作動流体が充填される筒状のシリンダ11と、シリンダ11内に摺動自在に収容されるピストン16と、ピストン16に結合されるロッド15と、ロッド15を摺動自在に支持する環状のヘッド19と、を備える。シリンダ11内は、ピストン16によってロッド側室13とピストン側室14との2つの流体室に区画される。
The
シリンダ11は、その基端部(下端部)11Bがブラケット17を介してサスペンション部材に連結される。ロッド15は、その先端部(上端部)15Tが車体に連結される。なお、緩衝器10は、上記構成に限らず、シリンダ11が車体に連結され、ロッド15がサスペンション部材に連結される構成としてもよい。
The
緩衝器10は、作動流体として作動油を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液または水等の液体を用いてもよい。 The shock absorber 10 uses a working oil as a working fluid, but a water-soluble alternative liquid or a liquid such as water may be used instead of the working oil.
緩衝器10は、伸縮作動時にその内部を流れる作動流体に抵抗を付与する減衰力発生要素を備える。ピストン16には、減衰力発生要素として、ロッド側室13とピストン側室14との間で流れる作動流体の流れに抵抗を付与する伸側減衰弁21及び圧側減衰弁22が設けられる。
The shock absorber 10 includes a damping force generating element that imparts resistance to the working fluid that flows through the shock absorber 10 during expansion and contraction operation. The
緩衝器10の伸長作動時に、圧側減衰弁22が閉弁し、伸側減衰弁21が開弁する。伸側減衰弁21がロッド側室13からピストン側室14に流れる作動流体の流れに抵抗を付与することにより、緩衝器10の伸長作動を抑える伸側減衰力が生じ、車体の振動が抑制される。
When the
緩衝器10の収縮作動時に、伸側減衰弁21が閉弁し、圧側減衰弁22が開弁する。圧側減衰弁22がピストン側室14からロッド側室13に流れる作動流体の流れに抵抗を付与することにより、緩衝器10の収縮作動を抑える圧側減衰力が生じ、車体の振動が抑制される。
When the
シリンダ11の底部付近には通孔18が開口され、通孔18はリザーバ室(図示省略)に連通される。緩衝器10が伸縮作動するのに伴って、シリンダ11内にロッド15が侵入する体積分の作動流体が通孔18を通じてリザーバ室に出入りする。
A through
シリンダ11の先端開口部11Cには、環状のヘッド19が固定される。ヘッド19の内周部には、ロッド15を挿通させるベアリング27及びシールリング28が設けられる。
An
ベアリング27は、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の低摩擦樹脂材によって形成され、ロッド15の外周面15Aを摺動自在に支持する。
The
シールリング28は、弾性樹脂材によって形成され、ロッド15の外周面15Aに隙間無く摺接し、ヘッド19とロッド15の間を密封する。
The
ピストン16は、ロッド15に連結される円環状のピストン本体部12と、ピストン本体部12の外周部に設けられるピストンリング23と、を備える。ピストン本体部12の外周面12Aには環状の外周溝12Bが形成され、外周溝12Bにピストンリング23が介装される。
The
ピストンリング23は、例えばPTFE等の低摩擦樹脂材によって形成される。ピストンリング23は、シリンダ11の内周面11Aに摺動してピストン本体部12をシリンダ11に対して支持する。
The
シリンダ11の内周面11Aのうちピストンリング23が摺動する範囲には、アモルファス炭素膜(DLC膜)24が形成される。
An amorphous carbon film (DLC film) 24 is formed in an area where the
アモルファス炭素膜24は、炭素を主成分とし、特定の結晶構造を持たないアモルファス構造体からなり、その表面が滑らかであり、硬度が高く、耐摩耗性、固体潤滑性、熱伝導性、化学的安定性等に優れる。
The
アモルファス炭素膜24は、例えばプラズマCVD法によって炭化水素ガスを原料として水素を含有する水素化アモルファス炭素膜を形成することができる。プラズマCVD法は、高周波、マイクロ波等の放電により原料ガスをプラズマ励起させて、ワークにイオン結合やラジカル種の結合によって結晶または非晶質の状態で成長させる方法である。
As the
車両の走行時に、サスペンション装置の作動によって緩衝器10が軸方向に伸縮作動する際、緩衝器10を曲げようとする横力が径方向に働く。緩衝器10では、横力によってシリンダ11の内周面11Aとピストンリング23との摺動部に摩擦力が生じるとともに、ロッド15の外周面15Aとベアリング27との摺動部に摩擦力が生じる。
When the
シリンダ11の内周面11Aに摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜24が形成され、かつピストンリング23がPTFE等の低摩擦樹脂材によって形成されることにより、シリンダ11の内周面11Aとピストンリング23との摺動部に生じる摩擦力が小さく抑えられる。
An
アモルファス炭素膜24は、ピストンリング23が押し付けられる横荷重が大きくなっても、摩擦係数が低いため、ピストンリング23との摺動部に生じる摩擦力が小さく抑えられる。これにより、緩衝器10に働く横荷重が大きくなっても、緩衝器10の減衰力が過大になることが抑えられ、シリンダ11及びピストンリング23の耐摩耗性が確保される。
Since the
また、シリンダ11の内周面11Aにアモルファス炭素膜24が形成され、かつ、ピストン16の外周部としてピストンリング23の外周面23Aにアモルファス炭素膜25を形成してもよい。この場合には、シリンダ11の内周面11Aとピストンリング23の外周面23Aとの摺動部において、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜24、25どうしが互いに摺動することにより、摩擦力が小さく抑えられる。
Further, the
また、緩衝器10は、シリンダ11の内周面11Aにアモルファス炭素膜が形成されず、ピストンリング23の外周面23Aのみにアモルファス炭素膜25が形成される構成としてもよい。
The
この場合には、ピストンリング23の外周面23Aのみに摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜25が形成されることにより、シリンダ11の内周面11Aとピストンリング23との摺動部に生じる摩擦力が小さく抑えられる。
In this case, by forming the
ピストンリング23は、PTFE等の低摩擦樹脂材によって形成される構成に限らず、金属材によって形成される構成としてもよい。
The
また、緩衝器10は、ピストンリング23が廃止され、ピストン16の外周部としてピストン本体部12の外周面12Aがシリンダ11の内周面11Aに摺動する構成としてもよい。
The
この場合には、シリンダ11の内周面11Aに摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜24が形成されることにより、シリンダ11の内周面11Aとピストン16の摺動部に生じる摩擦力が十分に小さく抑えられる。
In this case, by forming the
また、シリンダ11の内周面11Aにアモルファス炭素膜24が形成され、かつ、ピストン16の外周部としてのピストン本体部12の外周面12Aにアモルファス炭素膜26が形成される構成としてもよい。
Alternatively, the
この場合に、シリンダ11の内周面11Aとピストン本体部12の外周面12Aとの摺動部は、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜24、26が互いに摺動することにより、摩擦力が小さく抑えられる。
In this case, the sliding portion between the inner
また、緩衝器10は、ロッド15の外周面15Aとヘッド19の内周部として設けられるベアリング27の内周面27Aの少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成される構成としてもよい。
The
この場合に、ロッド15の外周面15Aとベアリング27の内周面27Aとの摺動部は、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜により摩擦力が小さく抑えられる。
In this case, the sliding force between the outer
また、緩衝器10は、ロッド15の外周面15Aとヘッド19の内周部として設けられるヘッド19の内周面19Aの少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成される構成としてもよい。
The
この場合に、ロッド15の外周面15Aとヘッド19の内周面19Aとの摺動部は、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜により摩擦力が小さく抑えられる。
In this case, the sliding force between the outer
以上の第1実施形態によれば、緩衝器10は、互いに摺動するシリンダ11の内周面11Aとピストン16の外周部との少なくとも一方にアモルファス炭素膜(24、25、26)が形成されるため、緩衝器10に働く横荷重によってシリンダ11の内周面11Aとピストン16の外周部とが互いに摺動する部位に生じる摩擦力が小さく抑えられる。これにより、緩衝器10は、横荷重の影響を受けることが抑えられ、所期の減衰力特性が得られるとともに、耐摩耗性を確保することができる。
According to the first embodiment described above, the
緩衝器10は、作動流体として粘度の低い液体が用いられた場合にも、平滑なアモルファス炭素膜(24、25、26)によってシリンダ11の内周面11Aとピストン16の摺動部に生じる摩擦力が小さく抑えられる。これにより、緩衝器10は、所期の減衰力特性が得られるとともに、耐摩耗性を確保することができる。
The
また、緩衝器10は、ロッド15の外周面15Aとヘッド19の内周部(ベアリング27の内周面27A、ヘッド19の内周面19A)の少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成されるために、ロッド15の外周面15Aとヘッド19の内周部との摺動部は、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜により摩擦力が小さく抑えられる。
The
(第2実施形態)
次に、図2を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第1実施形態の緩衝器と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Below, it demonstrates centering on a different point from the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the buffer of the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
第2実施形態に係る緩衝器50は、作動流体として磁場の作用によって流動性が変化する磁気粘性流体が用いられる。磁気粘性流体は、油等の液体中に強磁性を有する例えば鉄系金属等の微粒子を分散させたものであり、磁場の強さによって見かけの粘性が変化する。
The
緩衝器50は、減衰力発生要素として、ピストン56の両端に開口してロッド側室13とピストン側室14との間で流れる作動流体が流れるメイン流路53及びバイパス流路54と、メイン流路53を流れる作動流体に作用する磁場を発生する電磁コイル55と、を備える。
The
緩衝器50が発生する減衰力の調節は、電磁コイル55への通電量を変化させ、メイン流路53を流れる磁気粘性流体に作用する磁場の強さを変化させることによって行われる。電磁コイル55に供給される電流が大きくなるほど、電磁コイル55のまわりに発生する磁場の強さが大きくなり、メイン流路53を流れる磁気粘性流体の流動性が低下して、緩衝器50が発生する減衰力が大きくなる。
The damping force generated by the
一方、バイパス流路54を流通する磁気粘性流体は、電磁コイル55によって発生する磁場の影響を受けにくく、その流動抵抗によって電磁コイル55の電流値が調節されるときに生じる圧力変動を緩和する。
On the other hand, the magnetorheological fluid flowing through the
緩衝器50は、ピストンリングが廃止され、ピストン本体52の外周面52Aがシリンダ11の内周面11Aに摺動する。
In the
シリンダ11の内周面11Aに硬度が高いアモルファス炭素膜24が形成されることにより、磁気粘性流体中に含まれる強磁性微粒子によってシリンダ11の内周面11Aが摩耗することが抑えられる。
By forming the
さらに、ピストン本体52の外周面52Aにアモルファス炭素膜57が形成される構成としてもよい。
Further, the
この場合に、シリンダ11の内周面11Aとピストン本体52の外周面52Aとの摺動部は、アモルファス炭素膜24、57が互いに摺動することにより、摩擦力が小さく抑えられ、強磁性微粒子によって摩耗することが抑えられる。
In this case, the sliding portion between the inner
以上の第2実施形態によれば、緩衝器50は、作動流体として液体中に攻撃性の高い強磁性微粒子を含む磁気粘性流体が用いられるが、硬度の高いアモルファス炭素膜24、57によってシリンダ11の内周面11Aとピストン本体52の外周面52Aの耐摩耗性を確保することができる。
According to the second embodiment described above, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
本発明の緩衝器は、作動流体として液体が用いられるものに限らず、作動流体として気体が用いられるものであってもよい。 The buffer according to the present invention is not limited to a liquid using a working fluid, and may be a gas using a working fluid.
本発明の緩衝器は、車両のサスペンション装置に組み込まれる緩衝器に限らず、他の機械、設備等に利用できる。 The shock absorber of the present invention is not limited to a shock absorber incorporated in a vehicle suspension device, and can be used for other machines, equipment, and the like.
10、30、50 緩衝器
11 シリンダ
11A シリンダの内周面
12A ピストン本体の外周面(ピストンの外周部)
15 ロッド
15A ロッドの外周面
16、56 ピストン
19 ヘッド
19A ヘッドの内周面(ヘッドの内周部)
23A ピストンリングの外周面(ピストンの外周部)
24、25、26、31、57 アモルファス炭素膜
27A ベアリングの内周面(ヘッドの内周部)
10, 30, 50
15
23A piston ring outer peripheral surface (piston outer peripheral portion)
24, 25, 26, 31, 57
Claims (3)
作動流体が充填されるシリンダと、
前記シリンダの内周面に摺動する外周部を有するピストンと、
前記ピストンに結合され、前記シリンダから外部に突出するロッドと、
前記ロッドの外周面を摺動自在に支持するヘッドと、を備え、
前記シリンダの内周面と前記ピストンの外周部との少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成されることを特徴とする緩衝器。 A shock absorber in which a damping force is generated by applying resistance to the working fluid,
A cylinder filled with working fluid;
A piston having an outer peripheral portion that slides on the inner peripheral surface of the cylinder;
A rod coupled to the piston and projecting outward from the cylinder;
A head that slidably supports the outer peripheral surface of the rod;
A shock absorber, wherein an amorphous carbon film is formed on at least one of an inner peripheral surface of the cylinder and an outer peripheral portion of the piston.
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