JP2016044798A - 圧力緩衝装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ロッドのストローク量に応じて発生させる減衰力を変化させる圧力緩衝装置において、装置の小型化を図る。【解決手段】ロッド21に設けられ、軸方向の一方側と他方側とのオイルの流路を形成する第1ピストン部材31,第2ピストン部材32と、流路におけるオイルの一方側から他方側への第1の流れ、および流路におけるオイルの他方側から一方側への第2の流れを制御する単一の第1減衰バルブ33と、を有する第1ピストンバルブ部30と、第1ピストンバルブ部30の流路とは別に第1ピストンバルブ部30の軸方向の一方側と他方側とのオイルの流路を形成するバイパス路と、ロッド21に対して移動可能に設けられ、ロッド21の移動位置に応じて流路とバイパス路とのオイルの流れを切り替えるフリーピストン52とを備えている。【選択図】図2

Description

本発明は、圧力緩衝装置に関する。
自動車等の車両のサスペンション装置には、走行中に路面から車体へ伝達される振動を適切に緩和する減衰力発生器を用いた圧力緩衝装置が設けられる。この種の圧力緩衝装置に関して、例えば特許文献1には、ピストンロッドが軸方向に移動できるようにガイドされるシリンダを有し、第1ピストンはピストンロッドに永続的に締め付けられ、スプリング装置によりプリテンションを加えられた少なくとも1つのバルブディスクを装備した第2ピストンが、少なくとも1つの支持スプリングの弾力に抗して軸方向に移動できるように支持され、スプリング装置は少なくとも1つのスプリング板を有し、スプリング板に抗してスプリング装置は支持された振動ダンパが開示されている。
特許第4945567号公報
本発明は、ロッドのストローク量に応じて発生させる減衰力を変化させる圧力緩衝装置において、装置の小型化を図ることを目的とする。
かかる目的のもと、本発明は、流体を収容するシリンダと、一方側の端部がシリンダ内に収納され、他方側の端部がシリンダの開口部から突出し、シリンダの軸方向に移動するロッドと、ロッドに設けられ、軸方向の一方側と他方側との流体の流路を形成する流路形成部と、流路における流体の他方側から一方側への第1の流れ、および流路における流体の一方側から他方側への第2の流れを制御する単一のバルブと、を有するピストンバルブと、ピストンバルブの流路とは別にピストンバルブの軸方向の一方側と他方側との流体の流路を形成するバイパス路と、ロッドに対して移動可能に設けられ、ロッドの移動位置に応じて流路とバイパス路との流体の流れを切り替えるフリーピストンと、を備える圧力緩衝装置である。そして、単一のバルブによって第1の流れと第2の流れとを制御することによって、例えば第1の流れと第2の流れとを別々のバルブによって制御する場合と比較して部品点数が少なくなり、装置の小型化を図ることができる。
本発明によれば、ロッドのストローク量に応じて発生させる減衰力を変化させる圧力緩衝装置において、装置の小型化を図ることが可能になる。
本実施形態の油圧緩衝装置の全体図である。 本実施形態の油圧緩衝装置の詳細図である。 本実施形態の第1ピストンバルブ部およびフリーピストン部の分解斜視図である。 本実施形態の第1ピストン部材の全体図である。 (a)および(b)は、油圧緩衝装置における圧縮行程時のオイルの流れを示す図である。 (a)および(b)は、油圧緩衝装置における伸張行程時のオイルの流れを示す図である。 (a)および(b)は、第1ピストンバルブ部におけるオイルの流れを示す図である。 (a)〜(c)は、変形例の第1ピストンバルブ部を説明する図である。 (a)および(b)は、本実施形態の油圧緩衝装置の組み付けを説明するための図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施形態の油圧緩衝装置1の全体構成図である。
図2は、本実施形態の油圧緩衝装置1の詳細図である。
なお、以下の説明においては、図1に示す油圧緩衝装置1の軸方向における図中下側を「一方側」と称し、図中上側を「他方側」と称する。また、さらに、図1に示す油圧緩衝装置1の左右方向を単に「半径方向」と称し、中心軸の位置する側を「内側」と称し、中心軸から半径方向において遠い側を「外側」と称する。
[油圧緩衝装置1の構成・機能]
油圧緩衝装置1(圧力緩衝装置)は、図1に示すように、シリンダ部10と、他方側がシリンダ部10の外部に突出して設けられるとともに一方側がシリンダ部10の内部にスライド可能に挿入されるロッド部20と、ロッド部20の一方側の端部に設けられる第1ピストンバルブ部30(ピストンバルブ)と、第1ピストンバルブ部30のさらに一方側に設けられる第2ピストンバルブ部40と、第1ピストンバルブ部30の他方側に設けられるフリーピストン部50と、シリンダ部10の一方側の端部に設けられるボトムバルブ部60とを備えている。
そして、油圧緩衝装置1は、四輪自動車や二輪自動車等において車体と車軸との間に設けられて、シリンダ部10に対するロッド部20の振幅運動の減衰を行う。
シリンダ部10は、図1に示すように、シリンダ11と、シリンダ11の外側に設けられる外筒体12と、軸方向の一方側の端部に設けられる底部13とを備えている。また、シリンダ部10は、シリンダ11の他方側の端部に設けられるロッドガイド14と、外筒体12の他方側の端部を閉じるシール部材15とを有している。
ロッド部20は、本実施形態では、軸方向に延びて形成されるロッド21と、ロッド21の一方側の端部に設けられる一方側取付部21aと、ロッド21の他方側の端部に設けられる他方側取付部21bとを有する。
第1ピストンバルブ部30は、図2に示すように、一方側に配置される第1ピストン部材31(第1部材)と、他方側に配置される第2ピストン部材32(第2部材)と、第1ピストン部材31と第2ピストン部材32との間に設けられる第1減衰バルブ33(バルブ)と、第1ピストン部材31の外周に設けられるシール部材34とを備える。
第2ピストンバルブ部40は、図2に示すように、第2ピストン41と、第2ピストン41の一方側に設けられる第2伸側減衰バルブ42と、第2ピストン41の他方側に設けられる第2圧側減衰バルブ43と、第2ピストン41の外周に設けられるピストンリング44とを有する。
フリーピストン部50は、図2に示すように、ピストンケース51と、ピストンケース51の半径方向の外側に設けられるフリーピストン52と、フリーピストン52の半径方向の外側に設けられるシールリング53と、フリーピストン52の一方側に配置される第1スプリング54と、フリーピストン52の他方側に配置される第2スプリング55と、第2スプリング55の他方側に設けられるストッパリング56と、ピストンケース51の一方側における外周に設けられる第2ピストンリング57とを有する。
ボトムバルブ部60は、図1に示すように、軸方向に貫通する複数の油路を有するバルブボディ61と、バルブボディ61の一方側に設けられる圧側バルブ621と、バルブボディ61の他方側に設けられる伸側バルブ622とを備える。
そして、本実施形態の油圧緩衝装置1では、図2に示すように、第2ピストンバルブ部40のピストンリング44よりも軸方向の一方側に第1油室Y1が形成される。また、フリーピストン部50のフリーピストン52およびシールリング53の軸方向の他方側には、第2油室Y2が形成される。さらに、ピストンリング44とフリーピストン52およびシールリング53との間には、中間油室Y3が形成される。さらに、図1に示すように、油圧緩衝装置1においては、ボトムバルブ部60のバルブボディ61によって、第1油室Y1とリザーバ室R(図1参照)とが区画される。
そして、本実施形態に係る油圧緩衝装置1の概略構成を説明する。
油圧緩衝装置1(圧力緩衝装置)は、図1および図2に示すように、オイル(流体)を収容するシリンダ11と、一方側の端部がシリンダ11内に収納され、他方側の端部がシリンダ11の開口部から突出し、シリンダ11の軸方向に移動するロッド21と、ロッド21に設けられ、軸方向の一方側と他方側とのオイルの流路を形成する第1ピストン部材31,第2ピストン部材32(流路形成部)と、流路におけるオイルの一方側から他方側への第1の流れ、および流路におけるオイルの他方側から一方側への第2の流れを制御する単一の第1減衰バルブ33(バルブ)と、を有する第1ピストンバルブ部30(ピストンバルブ)と、第1ピストンバルブ部30の流路とは別に第1ピストンバルブ部30の軸方向の一方側と他方側とのオイルの流路を形成するバイパス路と、ロッド21に対して移動可能に設けられ、ロッド21の移動位置に応じて流路とバイパス路とのオイルの流れを切り替えるフリーピストン52と、を備えている。
以下で、各々の構成について詳述する。
〔ロッド部20の構成・機能〕
ロッド21は、図2に示すように、軸方向に長く延びる棒状の部材である。また、本実施形態のロッド21は、一方側に第1円柱部211と、第1円柱部211の他方側に第1円柱部211よりも外径が大きい第2円柱部212と、第2円柱部212の他方側に第2円柱部212よりも外径が大きい第3円柱部213とを有する。
ロッド21の一方側取付部21aには、図1および図2に示すように、ボルト22が形成され、第1ピストンバルブ部30、第2ピストンバルブ部40およびフリーピストン部50を保持するナット24が取り付けられる。これに対し、ロッド21の他方側取付部21b(図1参照)には、ボルト23が形成され、油圧緩衝装置1を自動車などの車体などに連結するための連結部材(不図示)が取り付けられる。
〔第1ピストンバルブ部30の構成・機能〕
図3は、本実施形態の第1ピストンバルブ部30およびフリーピストン部50の分解斜視図である。
図4は、本実施形態の第1ピストン部材31の全体図である。
(第1ピストン部材31)
第1ピストン部材31は、図4に示すように、ロッド21の第1円柱部211を通すロッド孔311を有する略円柱状の部材である。そして、第1ピストン部材31は、ロッド孔311よりも半径方向の外側にて軸方向に貫通形成される第1油路312と、第1ピストン部材31の他方側に形成される突起部313と、第1ピストン部材31の他方側に形成される環状突出部314と、第1ピストン部材31の一方側に形成される内側環状突出部315(図3参照)とを有する。
第1油路312は、図2に示すように、軸方向の一方側にて第1油室Y1に連絡し、他方側にて第1減衰バルブ33に対向する。そして、第1油路312は、図4に示すように、本実施形態では複数(4つ)形成される。
突起部313は、図4に示すように、第1ピストン部材31の他方側にて、更に他方側に向けて軸方向に突出する。本実施形態では、突起部313は、略円弧状に形成される。そして、本実施形態では、突起部313は、周方向において隣接する2つの第1油路312の間に配置している。さらに、突起部313の突出高さは、伸張行程時において第1減衰バルブ33が第1油路312を塞がないように第1減衰バルブ33に接触する高さに設定している。本実施形態では、突起部313の突出高さは、環状突出部314よりも低く形成される。そして、突起部313は、後述するように、第1減衰バルブ33および第1油路312においてオイルが流れる際であって、第1減衰バルブ33および第1油路312において減衰力を発生させている状態にて、第1減衰バルブ33に接触する。
即ち、第1ピストン部材31(流路形成部)は、第1ピストン部材31にて第1減衰バルブ33(バルブ)に向けて突出するとともに、第1油路312(流路)にオイルが流れる際に第1減衰バルブ33に接触する突起部313を有している。
環状突出部314は、第1ピストン部材31の半径方向の外側端部において他方側に向けて環状に突出している。また、環状突出部314は、突起部313よりも軸方向における突出高さが高く形成されている。そして、環状突出部314は、図2に示すように、第1減衰バルブ33の半径方向の外側の端部に接触する。
内側環状突出部315は、図3に示すように、ロッド孔311の周囲に形成され、第1ピストン部材31の一方側にて、更に一方側に向けて軸方向に突出する。そして、内側環状突出部315は、図2に示すように、第2ピストンバルブ部40の第2圧側減衰バルブ43の半径方向の内側を支持し、半径方向の外側を変形可能にする空間を形成する。
以上のように構成される第1ピストン部材31は、外周にシール部材34が取り付けられた状態で、フリーピストン部50のピストンケース51の内側に収容される。
(第2ピストン部材32)
第2ピストン部材32は、図3に示すように、ロッド21の第1円柱部211(図2参照)を通すロッド孔321を有する略円柱状の概形を有する部材である。そして、第2ピストン部材32は、外周部において半径方向の外側に向けて突出する複数(本実施形態では4つ)の径方向突出部322と、第2ピストン部材32の一方側に設けられる軸方向突出部323とを有する。
第2ピストン部材32の外径(径方向突出部322が形成されていない部分)は、ピストンケース51の第2円筒部512の内径よりも小さく形成している。従って、第2ピストン部材32と第2円筒部512との間には、オイルが流れる第2流路32R1(流路(第2流路))が形成される。
複数の径方向突出部322は、半径方向の外側の端部を結んだ仮想円の外径が、ピストンケース51の第2円筒部512の内径と略等しくなるようにしている。これによって、本実施形態では、ピストンケース51に対して第2ピストン部材32の位置が定まるようにしている。本実施形態では、ピストンケース51の中心と第2ピストン部材32の中心とが軸方向に揃う(センタリングする)ようにしている。
軸方向突出部323は、ロッド孔321の周囲に形成され、第2ピストン部材32の一方側にて、更に一方側に向けて軸方向に環状に突出する。また、軸方向突出部323は、外周部において半径方向の外側に向けて突出する複数(本実施形態では4つ)の径方向突出部323Pを有している。
軸方向突出部323の外径(径方向突出部323Pが形成されていない部分)は、第1減衰バルブ33の後述する開口部331の内径よりも小さく形成している。従って、軸方向突出部323と第1減衰バルブ33との間には、オイルが流れる流路32R2が形成される。
また、複数の径方向突出部323Pは、半径方向の外側の端部を結んだ仮想円の外径が、後述する開口部331の内径と略等しくなるようにしている。これによって、本実施形態では、第1減衰バルブ33の位置が定まるようにしている。本実施形態では、第1減衰バルブ33の中心と第2ピストン部材32の中心とが軸方向に揃う(センタリングする)ようにしている。
さらに、本実施形態では、複数の径方向突出部323Pは、半径方向の外側の端部を結んだ仮想円の外径が、第1ピストン部材31の環状突出部314の内径よりも小さく形成される。一方で、第2ピストン部材32の他方側の外径は、第1ピストン部材31の環状突出部314の内径よりも大きく形成されている。即ち、第1ピストン部材31(第1部材)は、環状突出部314を有することによって、他方側に「凹部」を形成する。そして、第2ピストン部材32(第2部材)は、一方側の外径が「凹部」の内径よりも小さく形成され、他方側の外径が「凹部」の内径よりも大きく形成される。
(第1減衰バルブ33)
第1減衰バルブ33は、図3に示すように、半径方向の内側に開口部331を有する円盤状の部材である。そして、第1減衰バルブ33は、開口部331が第2ピストン部材32の軸方向突出部323に嵌め込まれた状態で、第1ピストン部材31と第2ピストン部材32との間に挟み込まれる。
(シール部材34)
シール部材34は、図2に示すように、第1ピストン部材31の外周とピストンケース51の第1円筒部511の内周との間に挟み込まれる。そして、第1ピストン部材31と第1円筒部511との間をシールする。
〔第2ピストンバルブ部40の構成・機能〕
第2ピストン41は、図2に示すように、ロッド21の第1円柱部211を通すロッド孔41Rを有する略円柱状の部材である。そして、第2ピストン41は、ロッド孔41Rよりも半径方向の外側にて軸方向に形成された複数の第3油路411と、ロッド孔41Rよりも半径方向の外側にて軸方向に形成された複数の第4油路412とを有する。
第2伸側減衰バルブ42は、ロッド21の第1円柱部211を通すロッド孔42Rを有する円盤状の金属板材により構成される。第2伸側減衰バルブ42は、第2ピストン41の一方側の端部に向けて押さえつけられて保持される。そして、第2伸側減衰バルブ42は、第2ピストン41の第3油路411の一方側を開閉可能にするとともに、第4油路412の一方側を常に開放する。
第2圧側減衰バルブ43は、ロッド21の第1円柱部211を通すロッド孔43Rを有する円盤状の金属板材により構成される。第2圧側減衰バルブ43は、第2ピストン41の他方側の端部に向けて押さえつけられて保持される。そして、第2圧側減衰バルブ43は、第2ピストン41の第4油路412の他方側を開閉可能にするとともに、第3油路411の他方側を常に開放する。
ピストンリング44の外径は、シリンダ11の内径と略等しく形成される。また、ピストンリング44は、シリンダ11との間をシールする。さらに、ピストンリング44は、軸方向においてスライド可能にシリンダ11の内周に接触する。
〔フリーピストン部50の構成・機能〕
(ピストンケース51)
ピストンケース51は、図2に示すように、一方側に形成される第1円筒部511と、他方側に形成される第2円筒部512と、第1円筒部511と第2円筒部512との間に形成される接続部513とを有する。
第1円筒部511は、内側に円筒状の空間を有する箇所であって、本実施形態では第1ピストンバルブ部30の他方側を収容する。また、第1円筒部511の外径は、シリンダ11の内径よりも小さく形成される。従って、第1円筒部511とシリンダ11との間には、第1ピストンバルブ部30の軸方向の一方側と他方側とのオイルの流路を形成するケース外流路511R(バイパス路)が形成される。
第2円筒部512は、内側に円筒状の空間を有する箇所であって、本実施形態ではロッド21の第2円柱部212を収容する。また、第2円筒部512の内径は、第2円柱部212の外径よりも大きい。従って、第2円筒部512と第2円柱部212との間には、オイルが流れるケース内流路512Rが形成される。
接続部513は、ロッド21の第1円柱部211を通すロッド孔を有する。そして、接続部513は、ロッド21の第1円柱部211と第2円柱部212との間に形成される段差部21Cに固定される。また、接続部513は、ロッド孔よりも半径方向の外側に接続部流路513Rを有している。本実施形態では、接続部流路513Rは、周方向において複数設けている。そして、接続部流路513Rは、第1円筒部511の内側と第2円筒部512の内側とを連通する。
以上のように構成されるピストンケース51(収容部材)は、一体にて、ケース外流路511R(バイパス路)を形成するとともに、フリーピストン52を移動可能に保持し、かつ第1ピストンバルブ部30(ピストンバルブ)を収容する。
(フリーピストン52)
フリーピストン52は、厚肉の略円環状の部材である。フリーピストン52の内径は、第2円筒部512の外径と略等しく形成される。また、フリーピストン52は、第2円筒部512の軸方向においてスライド可能に取り付けられることで、ロッド21の軸方向に移動可能に設けられる。そして、フリーピストン52は、ロッド21に対する移動位置に応じて、第1ピストンバルブ部30の第1油路312(流路(第1流路))を流れるオイルの流れと、第1ピストンバルブ部30を迂回するストッパリング流路56R、ケース外流路511Rおよびピストンリング流路57R(バイパス路)を流れるオイルの流れとを切り替える。そして、本実施形態では、フリーピストン52は、第1ピストンバルブ部30が発生させる減衰力をロッド21に対する移動位置に応じて変更する。
さらに、本実施形態では、フリーピストン52は、軸方向における位置に応じて、一方側に設けられる第1スプリング54および他方側に設けられる第2スプリング55によって軸方向の一方側または他方側に押し付けられて付勢される。
(シールリング53)
シールリング53は、フリーピストン52の半径方向外側に形成される環状の溝52Tに嵌め込まれる。シールリング53の外径は、シリンダ11の内径と略等しく形成される。また、シールリング53は、シリンダ11に対して軸方向にスライド可能に設けられる。そして、シールリング53は、フリーピストン52とシリンダ11との間をシールする。
(第1スプリング54)
第1スプリング54(付勢部材)は、一方側がピストンケース51の接続部513に掛かり、他方側がフリーピストン52に掛かる。そして、第1スプリング54は、フリーピストン52を軸方向に付勢する。具体的には、第1スプリング54は、フリーピストン52の軸方向における位置に応じて、フリーピストン52に対してフリーピストン52を他方側に向けて押したり、一方側に向けて引いたりする力を付与する。そして、第1スプリング54は、弾性力によってフリーピストン52の移動に抗する力をフリーピストン52に対して付与する。
(第2スプリング55)
第2スプリング55(付勢部材)は、他方側がストッパリング56に掛かり、一方側がフリーピストン52に掛かる。そして、第2スプリング55は、フリーピストン52を軸方向に付勢する。具体的には、第2スプリング55は、フリーピストン52の軸方向における位置に応じて、フリーピストン52に対してフリーピストン52を一方側に向けて押したり他方側に向けて引いたりする力を付与する。第2スプリング55は、弾性力によってフリーピストン52の移動に抗する力をフリーピストン52に対して付与する。
(ストッパリング56)
ストッパリング56の外径は、シリンダ11の内径よりも小さく形成される。従って、ストッパリング56とシリンダ11との間には、ストッパリング流路56Rが形成される。また、ストッパリング56の内径は、第2円筒部512の外径と等しく形成される。ストッパリング56は、他方側に設けられる第2円筒部512の溝に固定される固定金具56cにより、他方側に移動しないように固定される。そして、本実施形態においては、ストッパリング56は、第2スプリング55の他方側の端部を保持する。
(第2ピストンリング57)
第2ピストンリング57の外径は、シリンダ11の内径と略等しく形成される。そして、第2ピストンリング57は、シリンダ11との間をシールする。さらに、第2ピストンリング57は、軸方向の一方側から他方側に貫通形成されるピストンリング流路57Rを有している。ピストンリング流路57Rは、第2ピストンリング57の一方側と他方側との間でのオイルの流れを可能にする。
なお、本実施形態では、図2に示すように、ピストンケース51の第2円筒部512において他方側から、第1スプリング54、フリーピストン52、第2スプリング55の順に挿入することで、これらの部材を直列に配置する。そして、第2スプリング55の他方側にてストッパリング56を固定金具56cにより固定するだけで、第1スプリング54、フリーピストン52および第2スプリング55の組み付けを完了することができる。これによって、フリーピストン部50における組み立てを容易にしている。
そして、本実施形態の油圧緩衝装置1では、ロッド21のストローク量(例えば、小ストロークS1,大ストロークS2)に応じて、減衰力の大きさを切り替えるようにしている。各バルブ等の調整によるが、本実施形態において、小ストロークS1とは、オイルが第1ピストンバルブ部30の流路(第1油路312)を通過せずに第2ピストンバルブ部40の流路(第3油路411または第4油路412)を通過し、油圧緩衝装置1が比較的小さい減衰力を発揮するときのストローク量である。一方、大ストロークS2とは、オイルが第2ピストンバルブ部40の流路および第1ピストンバルブ部30の流路を通過し、油圧緩衝装置1が比較的大きい減衰力を発揮するときのストローク量である。
より具体的には、後述するように、例えばフリーピストン52が一方側または他方側に突き当たるまで動く場合、ロッド21のストローク量の範囲は小ストロークS1となり、フリーピストン52が一方側または他方側に突き当たった後のロッド21のストローク量の範囲が大ストロークS2となる。
[油圧緩衝装置1の動作]
次に、上述のように構成された油圧緩衝装置1の動作について説明する。
図5は、油圧緩衝装置1における圧縮行程時のオイルの流れを示す図である。なお、図5(a)はロッド21が小ストロークS1で移動する場合のオイルの流れを示し、図5(b)はロッド21が大ストロークS2で移動する場合のオイルの流れを示す。
図6は、油圧緩衝装置1における伸張行程時のオイルの流れを示す図である。なお、図6(a)はロッド21が小ストロークS1で移動する場合のオイルの流れを示し、図6(b)はロッド21が大ストロークS2で移動する場合のオイルの流れを示す。
図7は、第1ピストンバルブ部30におけるオイルの流れを示す図である。なお、図7(a)はロッド21が大ストロークS2で移動する場合の圧縮行程時のオイルの流れを示し、図7(b)はロッド21が大ストロークS2で移動する場合の伸張行程時のオイルの流れを示す。
(圧縮行程時(小ストロークS1))
まず、図5を参照しながら、油圧緩衝装置1の圧縮行程時における動作について説明する。さらに、ロッド21が小ストロークS1で移動する場合について説明する。
ロッド21が、図5(a)の白抜き矢印のように軸方向の一方側へ移動する。そうすると、第2ピストンバルブ部40の一方側への移動によって、第1油室Y1の圧力が上昇する。一方で、中間油室Y3の圧力は、第1油室Y1と比較して低い。この第1油室Y1と中間油室Y3との差圧によって、第4油路412を塞ぐ第2圧側減衰バルブ43が開く。さらに、オイルは、第4油路412を通って中間油室Y3に流入する。なお、この第1油室Y1から中間油室Y3へのオイルの流れは、第2圧側減衰バルブ43および第4油路412で絞られ、油圧緩衝装置1の圧縮行程時における減衰力となる。
そして、第1油室Y1から中間油室Y3に流れ込んだオイルによって、中間油室Y3の圧力が上昇しようとする。しかしながら、中間油室Y3において、流れ込んだオイルによって上昇しようとする圧力は、フリーピストン52が他方側に向けて移動することによって吸収される。即ち、オイルは、ケース外流路511Rおよびピストンリング流路57Rを流れてフリーピストン52の一方側に流れ込む。このとき、フリーピストン52は、他方側に向けて移動する。さらに、フリーピストン52の他方側において、オイルは、(フリーピストン52の他方側における)ストッパリング流路56Rにて他方側に向けて流れる。そのため、フリーピストン52が他方側に移動している状態では、中間油室Y3の圧力が高くなり難い。従って、この状態においては、第1ピストンバルブ部30を介したオイルの流れは生じ難くなり、第1ピストンバルブ部30による減衰力の発生がほとんど無い状態になる。
なお、ボトムバルブ部60においては、図1に示すように、ロッド21が移動することで第1油室Y1の圧力が高まる。そして、ボトムバルブ部60の油路を閉塞する圧側バルブ621が開く。第1油室Y1内のオイルは、リザーバ室Rに流れ出る。この第1油室Y1からリザーバ室Rへのオイルの流れは、圧側バルブ621およびバルブボディ61の油路で絞られる。その結果として、ボトムバルブ部60において減衰力が発生する。
以上のように、圧縮行程時にロッド21が小ストロークS1で移動する場合は、主に第2ピストンバルブ部40およびボトムバルブ部60にて減衰力が発生する。
(圧縮行程時(大ストロークS2))
次に、ロッド21が大ストロークS2で移動する場合について説明する。
ロッド21が大ストロークS2で移動すると、図5(b)に示すように、第2ピストンバルブ部40を介して中間油室Y3にオイルが一気に流入する。また、フリーピストン52は、第1スプリング54を伸ばし第2スプリング55を縮めながら他方側に向けて移動する。そして、本実施形態では、第2スプリング55が密着長に達し、フリーピストン52は突き当たる。そのため、上述した圧縮行程時(小ストロークS1)とは異なり、ケース外流路511Rおよびピストンリング流路57Rを流れるオイルの流れは形成されない。
その結果として、中間油室Y3のオイルの圧力が高まる。一方で、第2ピストンバルブ部40の一方側への移動によって第2油室Y2の圧力が低下する。この中間油室Y3と第2油室Y2との差圧によって、第1ピストンバルブ部30では、第1油路312を塞ぐ第1減衰バルブ33が変形する。
具体的には、図7(a)に示すように、第1減衰バルブ33は、内側が第2ピストン部材32の一方側の端部に押し当てられた状態で、外側が第1ピストン部材31から遠ざかる方向である他方側に向けて変形する。そして、第1ピストン部材31は、第1油路312が開放された状態になる。さらに、第1減衰バルブ33は、第1ピストン部材31から離れた状態になっている。そのため、第1油路312を流れたオイルは、第1ピストン部材31と第1減衰バルブ33との間をさらに流れる。さらに、オイルは、第2流路32R1を流れる。
そして、オイルは、図5(b)に示すように、第1ピストン部材31の第1油路312を流れて、中間油室Y3に流れ出る。その後の流れは、小ストロークS1時の第2ピストンバルブ部40におけるオイルの流れと同様である。
以上のように、フリーピストン52は、大ストロークS2において、小ストロークS1時でのケース外流路511R、ピストンリング流路57R(バイパス路)のオイルの流れを、第1ピストンバルブ部30の第1油路312を流れる流路に切り替える。そして、オイルは、第2油室Y2に流れ出る。なお、この中間油室Y3から第2油室Y2へのオイルの流れは、第1減衰バルブ33および第1油路312で絞られ、油圧緩衝装置1の圧縮行程時における減衰力となる。
以上のように、圧縮行程時においてロッド21が大ストロークS2で移動する場合、第2ピストンバルブ部40およびボトムバルブ部60に加えて、第2ピストンバルブ部40に対して直列的に配置される第1ピストンバルブ部30においても減衰力が発生する。そのため、ロッド21が大ストロークS2で移動する場合には、小ストロークS1で移動する際よりも大きな減衰力が発生することになる。
(伸張行程時(小ストロークS1))
続いて、図6を参照しながら、油圧緩衝装置1の伸張行程時における動作について説明する。さらに、ロッド21が小ストロークS1で移動する場合について説明する。
ロッド21が、図6(a)の白抜き矢印のようにシリンダ11に対して軸方向の他方側へ移動する。そうすると、第2ピストンバルブ部40の他方側への移動によって、第2油室Y2の圧力が上昇しようとする。しかしながら、上昇しようとする圧力は、フリーピストン52が一方側に向けて移動することによって吸収される。このとき、フリーピストン52の一方側に向けた移動によって、第2油室Y2の容積が拡大する。そのため、フリーピストン52が移動している状態では、第2油室Y2の圧力が高くなり難い。従って、この状態においては、第1ピストンバルブ部30を介したオイルの流れは生じ難くなり、第1ピストンバルブ部30による減衰力の発生がほとんど無い状態になる。
一方で、フリーピストン52が一方側に移動することによって、オイルは、ピストンリング流路57Rおよびケース外流路511Rを流れる。そして、中間油室Y3の圧力は高まり、第1油室Y1の圧力は低い。この中間油室Y3と第1油室Y1との差圧によって、第3油路411を塞ぐ第2伸側減衰バルブ42が開く。さらに、オイルは、第3油路411を通って第1油室Y1に流入する。なお、この中間油室Y3から第1油室Y1へのオイルの流れは、第2伸側減衰バルブ42および第3油路411で絞られ、油圧緩衝装置1の伸張行程時における減衰力となる。
また、ボトムバルブ部60においては、図1に示すように、ロッド21が移動することで第1油室Y1の圧力が低くなる。そして、ボトムバルブ部60の油路を閉塞する伸側バルブ622が開く。リザーバ室Rのオイルは、第1油室Y1に流れ出る。このリザーバ室Rから第1油室Y1へのオイルの流れは、伸側バルブ622およびバルブボディ61の油路で絞られる。その結果として、ボトムバルブ部60において減衰力が発生する。
以上のように、伸張行程時にロッド21が小ストロークS1で移動する場合には、主に第2ピストンバルブ部40およびボトムバルブ部60にて減衰力が発生する。
(伸張行程時(大ストロークS2))
次に、ロッド21が大ストロークS2で移動する場合について説明する。
ロッド21が大ストロークS2で移動すると、図6(b)に示すように、フリーピストン52は、第2スプリング55を伸ばし第1スプリング54を縮めながら一方側に向けて移動する。そして、本実施形態では、第1スプリング54が密着長に達し、フリーピストン52は突き当たる。そのため、上述した圧縮行程時(小ストロークS1)とは異なり、ケース外流路511Rおよびピストンリング流路57Rを流れるオイルの流れは形成されない。
その結果として、第2油室Y2の圧力が高まる。一方で、第2ピストンバルブ部40の他方側への移動による第1油室Y1の圧力の低下に伴って中間油室Y3の圧力が低下する。そして、第2油室Y2のオイルは、ケース内流路512Rおよび接続部流路513Rを流れる。また、第2油室Y2と中間油室Y3との差圧によって、第1ピストンバルブ部30の第1油路312を塞ぐ第1減衰バルブ33が変形する。
具体的には、図7(b)に示すように、第1減衰バルブ33は、外側が第2ピストン部材32の環状突出部314に押し当てられた状態で、内側が第2ピストン部材32から遠ざかる方向である一方側に向けて変形する。つまり、第1減衰バルブ33は、第2ピストン部材32から離れた状態になっている。そのため、接続部流路513Rを流れたオイルは、第2流路32R1を流れる。さらに、オイルは、第1減衰バルブ33の内側を回り込むようにして、流路32R2を流れる。そして、オイルは、第1ピストン部材31の第1油路312を流れ、中間油室Y3に流れ出る。
ここで、本実施形態では、第1ピストン部材31の他方側に突起部313(図4参照)が設けられている。従って、図7(b)に示すように、第1減衰バルブ33が第1ピストン部材31側に倒れ込むように変形しても、突起部313は、第1減衰バルブ33が第1油路312を塞がないように作用する。そのため、本実施形態では、第1減衰バルブ33と第1油路312との間におけるオイルの流れを安定して実現することができる。
なお、以降のオイルの流れは、小ストロークS1時の第2ピストンバルブ部40におけるオイルの流れと同様である。
以上のように、フリーピストン52は、大ストロークS2において、小ストロークS1時でのストッパリング流路56R、ピストンリング流路57Rおよびケース外流路511R(バイパス路)のオイルの流れを、第1ピストンバルブ部30の第1油路312を流れる流路に切り替える。そして、オイルは、ケース内流路512R、接続部流路513R、第1油路312および第3油路411を通って、第1油室Y1に流れ出る。なお、この第2油室Y2から第1油室Y1へのオイルの流れは、第1減衰バルブ33および第1油路312で絞られ、油圧緩衝装置1の伸張行程時における減衰力となる。
以上のように、伸張行程時においてロッド21が大ストロークS2で移動する場合には、第2ピストンバルブ部40およびボトムバルブ部60に加えて、第1ピストンバルブ部30においても減衰力が発生する。そのため、ロッド21が大ストロークS2で移動する場合には、小ストロークS1で移動する際よりも大きな減衰力が発生することになる。
そして、本実施形態の油圧緩衝装置1では、第1ピストンバルブ部30において、単一の第1減衰バルブ33が、圧縮行程時および伸張行程時の両方において減衰力を発生させるように作用する。そのため、例えば圧縮行程時と伸張行程時とにおいて別々に作用する「減衰バルブ」を複数設ける場合と比較して、例えば軸方向における長さ等を短縮することができる。従って、本実施形態の油圧緩衝装置1では、装置の小型化を図ることが可能になる。
<変形例>
次に、変形例の第1ピストンバルブ部30について説明する。
図8は、変形例の第1ピストンバルブ部30を説明する図である。
上述した実施形態では、第1ピストン部材31において、伸張行程時におけるオイルの流れに際して、第1減衰バルブ33に接触して第1油路312を第1減衰バルブ33が塞がないように作用する突起部313を設けているが、第2ピストン部材32に同様な「突起部」を形成しても良い。
以下、第1ピストンバルブ部30における「突起部」の配置についての変形例を説明する。なお、上述した実施形態と同様な部材については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図8(a)に示すように、第1ピストン部材31において、半径方向においてロッド孔311と第1油路312との間に突起部313Bを配置しても良い。これによって、伸張行程時において第1油路312にオイルが流れる際に(図7(b)参照)、突起部313Bが第1減衰バルブ33に接触して、第1減衰バルブ33が第1油路312を塞がないように作用することができる。
また、第2ピストン部材32に「突起部」を配置しても構わない。
図8(b)に示すように、第2ピストン部材32において、径方向突出部322の他方側の端面に突起部324Bを配置しても良い。即ち、突起部324Bは、周方向において隣接する2つの第2流路32R1の間に設けられる。これによって、圧縮行程時において第2流路32R1にオイルが流れる際に(図7(a)参照)、突起部324Bが第1減衰バルブ33に接触して、第1減衰バルブ33が第2流路32R1を塞がないように作用することができる。
さらに、図8(c)に示すように、第2ピストン部材32において、他方側の端面であって、半径方向においてロッド孔321と第2流路32R1との間に突起部324Cを配置しても良い。即ち、突起部324Cは、半径方向において第2流路32R1よりも内側に設けられる。これによって、圧縮行程時において第2流路32R1にオイルが流れる際に(図7(a)参照)、突起部324Cが第1減衰バルブ33に接触して、第1減衰バルブ33が第2流路32R1を塞がないように作用することができる。
即ち、変形例が適用される第1ピストンバルブ部30は、第1ピストン部材31(第1部材)は、第1ピストン部材31にて第1減衰バルブ33(バルブ)に向けて突出するとともに、第1油路312(第1流路)において伸張行程時の他方側から一方側への第1の流れが生じる際に第1減衰バルブ33に接触する突起部313,突起部313B(第1突起部)を有し、第2ピストン部材32(第2部材)は、第2ピストン部材32にて第1減衰バルブ33に向けて突出するとともに、第2流路32R1(第2流路)において圧縮行程時の一方側から他方側への第2の流れが生じる際に第1減衰バルブ33に接触する突起部324B,突起部324C(第2突起部)を有する。
[油圧緩衝装置1の組み付け]
続いて、本実施形態の油圧緩衝装置1の組み付けについて説明する。
図9は、本実施形態の油圧緩衝装置1の組み付けを説明するための図である。
ここでは、第1ピストンバルブ部30、第2ピストンバルブ部40およびフリーピストン部50の組み付けについて説明する。
まず、第1スプリング54、第2スプリング55およびフリーピストン52等が取り付けられたピストンケース51を、ロッド21に取り付ける(図2参照)。その後、図9(a)に示すように、ピストンケース51の一方側において、第1円筒部511の内側に、第1ピストンバルブ部30を構成する第2ピストン部材32、第1減衰バルブ33および第1ピストン部材31の順に挿入する。そして、図2に示すように、第1ピストンバルブ部30の一方側に第2ピストンバルブ部40を組み付けて、ボルト22を固定する。これによって、第1ピストンバルブ部30、第2ピストンバルブ部40およびフリーピストン部50を、ロッド21に組み付けることができる。
以上のように、本実施形態では、ピストンケース51の他方側においてフリーピストン部50を構成する各種部材を組み付け、ピストンケース51の一方側において第1ピストンバルブ部30を構成する各種部材を組み付けることができる。このため、例えば第1ピストンバルブ部30を組み付ける際に、第1スプリング54や第2スプリング55を縮ませながら行うといった作業が不要になるため、作業が繁雑にならず、組み付けが容易になる。
さらに、ピストンケース51は、ロッド21に組み付けられた状態で、ロッド21との間に、ケース内流路512Rを形成することができる。このように、本実施形態では、ピストンケース51が、流路形成や他の機能部の取付箇所の形成を一体的に実現するため、組み付け作業を極めて容易に行うことができる。
さらに、図9(b)に示すように、例えば第2ピストン部材32を軸方向において逆に組み付けられる場合が想定される。特に、第2ピストン部材32は、第1円筒部511において第1ピストン部材31よりも奥側に設けられるため、第1ピストン部材31が取り付けられると第1ピストン部材31によって隠されて、外側から組み付けの方向を確認することができない。
これに対して、本実施形態では、第2ピストン部材32は、第1ピストン部材31の環状突出部314の内径よりも小さく形成された軸方向突出部323を有している。そして、軸方向突出部323は、正規に取り付けられた際には、図9(a)に示すように、第1ピストン部材31の環状突出部314の内側に嵌り込む。
しかしながら、軸方向における向きが誤って取り付けられると、図9(b)に示すように、他方側において軸方向突出部323がピストンケース51に接するとともに、一方側においては第2ピストン部材32の端部が第1減衰バルブ33および第1ピストン部材31の環状突出部314上にのった状態になる。
その結果、第1ピストンバルブ部30を取り付けた状態において、例えばピストンケース51の一方側の端部における第1ピストンバルブ部30の突出長さは、例えば正規に取り付けられた状態の突出長さX1と、誤って取り付けられた状態の突出長さX2とで異なる。そのため、例えば作業者は、突出長さを計測することによって、第2ピストン部材32の組付けの誤りに気づくことができる。
なお、第1ピストンバルブ部30を取り付けた後に、さらに第2ピストンバルブ部40を取り付けた場合でも、同様にして、突出長さによって組付けの誤りに気づくことができる。また、第1ピストンバルブ部30では、軸方向において第1ピストン部材31、第1減衰バルブ33および第2ピストン部材32が積層されるため、いずれの部品が欠品した場合であっても、突出長さによって組付けの誤りに気づくことが可能である。
なお、本実施形態の油圧緩衝装置1では、第1ピストンバルブ部30、第2ピストンバルブ部40およびボトムバルブ部60を設け、フリーピストン部50によって、第1ピストンバルブ部30において減衰力を発生させる状態と発生させない状態とを切り替えるように制御しているが、このうち第2ピストンバルブ部40およびボトムバルブ部60の構成は必須ではなく、また第1ピストンバルブ部30についても配置位置は本実施形態に特に限定されない。
例えば第1ピストンバルブ部30とフリーピストン部50とだけを備える構成であっても、ロッド21のストローク量に応じた減衰力の変更を行うことが可能である。この場合、例えば本実施形態のフリーピストン部50のフリーピストン52が移動している状態では第1ピストンバルブ部30において減衰力を発生し難く減衰力が低い状態を形成する。一方で、フリーピストン52の移動が止まった状態では、第1ピストンバルブ部30において減衰力を発生させることができる。
1…油圧緩衝装置、10…シリンダ部、11…シリンダ、21…ロッド、30…第1ピストンバルブ部、31…第1ピストン部材、32…第2ピストン部材、33…第1減衰バルブ、40…第2ピストンバルブ部、50…フリーピストン部、60…ボトムバルブ、Y1…第1油室、Y2…第2油室、Y3…中間油室
かかる目的のもと、本発明は、流体を収容するシリンダと、一方側の端部がシリンダ内に収納され、他方側の端部がシリンダの開口部から突出し、シリンダの軸方向に移動するロッドと、ロッドに設けられ、軸方向の一方側と他方側との流体の流路を形成する流路形成部と、流路における流体の他方側から一方側への第1の流れ、および流路における流体の一方側から他方側への第2の流れを制御する単一のバルブと、を有するピストンバルブと、ピストンバルブの流路とは別にピストンバルブの軸方向の一方側と他方側との流体の流路を形成するバイパス路と、ロッドに対して移動可能に設けられ、ロッドの移動位置に応じて流路とバイパス路との流体の流れを切り替えるフリーピストンと、を備え、流路形成部は、他方側に凹部を有するとともに、流路を構成する第1流路を有してバルブの一方側に配置される第1部材と、一方側の外径が凹部の内径よりも小さく形成され、他方側の外径が凹部の内径よりも大きく形成されるとともに、流路を構成する第2流路を有してバルブの他方側に配置される第2部材とを備える圧力緩衝装置である。そして、単一のバルブによって第1の流れと第2の流れとを制御することによって、例えば第1の流れと第2の流れとを別々のバルブによって制御する場合と比較して部品点数が少なくなり、装置の小型化を図ることができる。
また、かかる目的のもと、本発明は、流体を収容するシリンダと、一方側の端部がシリンダ内に収納され、他方側の端部がシリンダの開口部から突出し、シリンダの軸方向に移動するロッドと、ロッドに設けられ、軸方向の一方側と他方側との流体の流路を形成する流路形成部と、流路における流体の他方側から一方側への第1の流れ、および流路における流体の一方側から他方側への第2の流れを制御する単一の第1バルブと、を有する第1ピストンバルブと、ロッドに設けられ、一方側と他方側との流体の第2流路を形成する第2流路形成部と、第2流路における流体の他方側から一方側への第3の流れを制御する第2バルブと、第2流路における流体の一方側から他方側への第4の流れを制御する第3バルブと、を有する第2ピストンバルブと、第1ピストンバルブの流路とは別に第1ピストンバルブの軸方向の一方側と他方側との流体の流路を形成するバイパス路と、ロッドに対して移動可能に設けられ、ロッドの移動位置に応じて流路とバイパス路との流体の流れを切り替えるフリーピストンと、を備える圧力緩衝装置である。
かかる目的のもと、本発明は、流体を収容するシリンダと、一方側の端部がシリンダ内に収納され、他方側の端部がシリンダの開口部から突出し、シリンダの軸方向に移動するロッドと、ロッドに設けられ、軸方向の一方側と他方側との流体の流路を形成する流路形成部と、流路における流体の他方側から一方側への第1の流れ、および流路における流体の一方側から他方側への第2の流れを制御する単一のバルブと、を有するピストンバルブと、ピストンバルブの流路とは別にピストンバルブの軸方向の一方側と他方側との流体の流路を形成するバイパス路と、ロッドに対して移動可能に設けられ、ロッドの移動位置に応じて流路とバイパス路との流体の流れを切り替えるフリーピストンと、を備え、流路形成部は、他方側に凹部を有するとともに、流路を構成する第1流路を有してバルブの一方側に配置される第1部材と、一方側の外径が凹部の内径よりも小さく形成され、他方側の外径が凹部の内径よりも大きく形成されるとともに、流路を構成する第2流路を有してバルブの他方側に配置される第2部材とを備える圧力緩衝装置である。そして、単一のバルブによって第1の流れと第2の流れとを制御することによって、例えば第1の流れと第2の流れとを別々のバルブによって制御する場合と比較して部品点数が少なくなり、装置の小型化を図ることができる

Claims (7)

  1. 流体を収容するシリンダと、
    一方側の端部が前記シリンダ内に収納され、他方側の端部が前記シリンダの開口部から突出し、前記シリンダの軸方向に移動するロッドと、
    前記ロッドに設けられ、前記軸方向の前記一方側と前記他方側との前記流体の流路を形成する流路形成部と、前記流路における前記流体の前記他方側から前記一方側への第1の流れ、および前記流路における前記流体の前記一方側から前記他方側への第2の流れを制御する単一のバルブと、を有するピストンバルブと、
    前記ピストンバルブの前記流路とは別に前記ピストンバルブの前記軸方向の前記一方側と前記他方側との前記流体の流路を形成するバイパス路と、
    前記ロッドに対して移動可能に設けられ、前記ロッドの移動位置に応じて前記流路と前記バイパス路との前記流体の流れを切り替えるフリーピストンと、
    を備える圧力緩衝装置。
  2. 前記流路形成部は、前記流路形成部にて前記バルブに向けて突出するとともに、前記流路に前記流体が流れる際に前記バルブに接触する突起部を有する請求項1に記載の圧力緩衝装置。
  3. 前記流路形成部は、前記流路を構成する第1流路を有して前記バルブの一方側に配置される第1部材と、前記流路を構成する第2流路を有して前記バルブの他方側に配置される第2部材とを備える請求項1に記載の圧力緩衝装置。
  4. 前記第1部材は、前記第1部材にて前記バルブに向けて突出するとともに、前記第1流路において前記第1の流れが生じる際に前記バルブに接触する第1突起部を有し、
    前記第2部材は、前記第2部材にて前記バルブに向けて突出するとともに、前記第2流路において前記第2の流れが生じる際に前記バルブに接触する第2突起部を有する請求項3に記載の圧力緩衝装置。
  5. 前記第1部材は、前記他方側に凹部を有し、
    前記第2部材は、前記一方側の外径が前記凹部の内径よりも小さく形成され、前記他方側の外径が前記凹部の内径よりも大きく形成される請求項3に記載の圧力緩衝装置。
  6. 前記バイパス路を形成するとともに、前記フリーピストンを移動可能に保持し、かつ前記ピストンバルブを収容する一体の収容部材を有する請求項1に記載の圧力緩衝装置。
  7. 前記フリーピストンを前記軸方向に付勢する付勢部材を有する請求項1に記載の圧力緩衝装置。
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