JP2016525663A - 油圧式サスペンションダンパ - Google Patents

Abstract

油圧式ダンパ、特に自動車サスペンションダンパは、チューブ（４）と、ピストンアッセンブリ（５）と、追加バルブアッセンブリ（１３）と、摺動可能パーティション（１０）と、ガスチャンバ（１１）と、追加チャンバアッセンブリ（１５）と、を備える。ピストンアッセンブリ（５）は、チューブ（４）内に摺動可能に配置されると共に、チューブ（４）の端部に配置されるシールされたピストンロッドガイド（７）を通ってチューブ（４）の外部へと案内されるピストンロッド（６）に取り付けられている。作動液が充填された圧縮チャンバ（９）が、前記ピストンアッセンブリ（５）と前記追加バルブアッセンブリ（１３）との間に形成されている。作動液が充填された追加補償チャンバ（１４）が、前記追加バルブアッセンブリ（１３）と前記摺動可能パーティション（１０）の一方側との間に形成されている。ガスチャンバ（１１）は、加圧される気体が充填され、摺動可能パーティション（１０）の他方側に形成されている。追加チャンバアッセンブリ（１５）の一方の端部が、摺動可能なピストンアッセンブリ（５）またはピストンロッド（６）に、その圧縮側において、取り付けられ、追加チャンバアッセンブリ（１５）の他方の端部が、前記追加バルブアッセンブリ（１３）で終端している。【選択図】図３

Description

本発明は、チューブ、ピストンアッセンブリ、追加バルブアッセンブリ、摺動可能パーティション、及びガスチャンバを備え、ピストンアッセンブリは、チューブの内部に摺動可能に配置されると共に、チューブの端部に配置されるシールされたピストンロッドガイドを通じてチューブの外部に案内されるピストンロッドに取り付けられるピストンアッセンブリであって、作動液が充填されている反発チャンバが前記ピストンロッドガイドと前記ピストンアッセンブリとの間に形成され、作動液が充填されている圧縮チャンバが前記ピストンアッセンブリと前記追加バルブアッセンブリとの間に形成され、作動液が充填されている追加補償チャンバが前記追加バルブアッセンブリと前記摺動可能パーティションの一方の側との間に形成され、ガスチャンバには加圧される気体が充填され、ガスチャンバは前記摺動可能パーティションの他方の側に形成されており、前記ピストンアッセンブリは、ダンパの反発・圧縮ストロークの際に、それぞれ、前記圧縮チャンバと前記反発チャンバとの間で行き来する作動液の流れを制御する反発バルブ及び圧縮バルブを有しており、前記追加バルブアッセンブリは、ダンパの反発・圧縮ストロークの際にそれぞれ、前記追加補償チャンバと前記圧縮チャンバとの間で行き来する作動液の流れを制御する反発バルブ及び圧縮バルブを有している油圧式ダンパに関し、特に自動車サスペンションダンパに関する。

ツインチューブダンパとして現状の技術において上記特徴のダンパが知られている。ツインチューブダンパは、摺動可能なピストンアッセンブリのバルブと、ツインチューブダンパの場合にはメインチューブの底部端に配置される追加ベースバルブアッセンブリのバルブと、の両方を、独立して調整できる優れた調整性能を有する。ツインチューブダンパはまた必要とされる加圧気体の圧力が比較的低く、その結果、ダンパに充填される作動液の内圧を比較的低くでき、ピストンロッドとロッドガイドシールとの間の摩擦力を比較的低くすることができる。また、外部チューブは摺動可能なピストンアッセンブリを案内するためには用いられない。したがって、生じうる外部チューブの変形は、特に、一般に車両サスペンションのステアリングナックルに固定されるダンパの底部領域において、ダンパの動作に影響を与えない。また、ピストンアッセンブリは、その摺動移動において外部チューブのこの底部領域に達しないよう設計されている。

しかしながら、ツインチューブダンパもまた、その複雑な構造のため、例えばとりわけ外部チューブの支持を可能にする構造のベースバルブアッセンブリ及びロッドガイドを提供する必要があることから、いくつかの欠点を有する。

ツインチューブダンパのこれらの欠点は、三つのチャンバ、つまり反発（リバウンド）チャンバ、圧縮チャンバ、及びガスチャンバが、すべて単一チューブ内に直列に配置されているモノチューブダンパではほぼ解消されている。モノチューブダンパには、追加バルブアッセンブリ及び追加補償チャンバがない。摺動可能パーティションは、圧縮チャンバとガスチャンバとの間に配置される。

しかしながら、他の問題が生じる。ピストンアッセンブリのバルブによって減衰力が得られない（いわゆる「無減衰ストローク効果（no damping stroke effect）」）摺動可能パーティションの自由変位が生じないよう、ダンパのチャンバには高圧が必要となる。この圧力の増加のため、ピストンロッドガイドのシーリング（sealing）を強化する必要があり、その結果、ピストンロッドとロッドガイドシールとの間で生じる摩擦力が大きくなる。さらに、ガスチャンバがダンパの長手方向軸に沿って圧縮チャンバと直列に配置されているので、ダンパの長さが長くなる。さらに、ガスチャンバの端部にデットゾーンが形成され、メインチューブ（この場合、外部チューブでもある）の生じうる変形によって、摺動可能パーティションの詰まり（jamming）、もしくは、摺動可能パーティションの摺動移動を制限してしまうおそれがある。最後に、ツインチューブダンパと比較して、多くの場合モノチューブダンパは調整性能が大きく制約される。

上述の両方のダンパタイプの共通のさらなる欠点は、ダンパに作動液を充填する工程に応じて、ガスチャンバを加圧気体で充填する必要があることである。

本発明は、モノチューブダンパに設けられるような簡単な構造を用いて、ツインチューブダンパの前述の利点をすべて有する油圧式ダンパを提供することを目的とする。

本発明者らは、これらの目的を、作動液の流れを圧縮チャンバの径方向内側に（ツインチューブダンパのように径方向外側に代えて）変化させることによって、達成できることを見出した。

したがって、本発明に係る、初めに記載した種類のダンパは、追加チャンバアッセンブリを備えており、前記追加チャンバアッセンブリの一方の端部が、摺動可能な前記ピストンアッセンブリ、又は前記ピストンロッドに、その圧縮側において取り付けられ、前記追加チャンバアッセンブリの他方の端部が前記追加バルブアッセンブリで終端しており、加圧される前記ガスチャンバ及び前記追加補償チャンバは、前記追加チャンバアッセンブリの内部に配置され、前記摺動可能パーティションによって分離されている。

好ましくは、本発明のダンパはモノチューブダンパである。これにより、例えば追加の調整オプションを提供するために、ツインチューブダンパであれば明らかに追加チャンバアッセンブリが追加増設機器（tuning add-on)としても用いられるが、ダンパ構造の簡単化を達成できる。

好ましくは、前記追加チャンバアッセンブリは、好ましくはピストンロッドの端部にねじ込まれる、一様なボディー（uniform body）を備える。これにより、簡単なプレス加工によりチャンバアッセンブリを製造するコスト効率の良い方法を提供できる。

好ましくは、前記追加チャンバアッセンブリは、独立して組み立てられ、加圧される気体が充填される、ダンパとは別体のサブアッセンブリ（subassembly）である。これにより、ダンパ組立工程をさらに改良できる。

本発明を、添付した以下の図面を参照して記述し説明する。
現状の技術において知られている典型的なモノチューブダンパの概略断面図である。 現状の技術において知られている典型的なツインチューブダンパの概略断面図である。 本発明の一実施形態にかかるダンパの概略断面図である。 本発明の一実施形態にかかる追加チャンバアッセンブリの詳細断面図である。 典型的な車両サスペンションの一部の概略斜視図である。

図１に部分的に示す油圧式のダンパ１は、図５に示す車両サスペンション２００に使用できる、モノチューブ油圧式ダンパの例である。反発ストロークの端部に近いほぼ完全に延出した位置にある油圧式ダンパが描画され、この油圧式ダンパは、ピストンアッセンブリ５が内部に摺動可能に配置されるメインシリンダチューブ４を備える。ピストンアッセンブリ５は、チューブの端部に配置されているシールされたピストンロッドガイド７を貫通してメインチューブ４の外部に案内される、ピストンロッド６に取り付けられている。ピストンロッド６の他端（図示せず）は、車両サスペンション２００の上部装着器２０２に接続されてもよい。チューブ４の反対側の端部には、二つの装着孔１６１を有するブラケットの態様の取り付け手段１６が配置されている。取り付け手段１６は、車両ホイール２０５を支持するステアリングナックル（steering knuckle）またはスイングアームにダンパ１を固定するよう適応している。

反発チャンバ８からピストンロッドガイド７のシーリングに延びている弧状の矢印線は、内部ダンパ圧力の反作用からガイドのシーリングに生じるロッドガイド６とシーリングとの間の摩擦力を概略的に表している。

作動液が充填された反発チャンバ８が、ピストンロッドガイド７とピストンアッセンブリ５との間に形成される。摺動可能パーティション１０がダンパ１の他方の端部に配置される。作動液が充填された圧縮チャンバ９は、ピストンアッセンブリ５と摺動可能パーティション１０との間に形成される。摺動可能パーティション１０の他方の側でガスチャンバ１１を形成する空間には、加圧される気体が充填される。

本明細書において用いる語「反発（rebound）」は、ダンパの特定の要素に関しては、ピストンロッドに向いている特定の要素または特定の要素の部分をいい、又、作動液の流れの方向の場合には、ダンパの反発ストロークの際に生じる流れの方向をいう。同様に、本明細書において用いる語「圧縮（compression）」は、ダンパの特定の要素に関しては、ピストンロッドと反対方向に向いている特定の要素または特定の要素の部分をいい、又、作動液の流れの方向の場合には、ダンパの圧縮ストロークの際に生じる流れの方向をいう。

ピストンアッセンブリ５は、ダンパの反発・圧縮ストロークの際にそれぞれ、圧縮チャンバ９と反発チャンバ８との間で行き来する作動液の流れを制御する反発バルブ５１及び圧縮バルブ５２を有する。バルブ５１，５２はそれぞれ、ピストンアッセンブリ５の周辺部に等角度に配置される複数のフローチャネル（流路）と、そのチャネルを覆うと共に作動液の圧力により変形する複数の弾性変形可能なディスクと、を有する。チャネルの数及び断面積と同様に、ディスクの数、形状、直径及び厚さも、特に、ダンパ特性に影響を与えるよう利用できるパラメータを構成する。

図示する通り、ブラケット１６に伝達された力あるいは振動により、ブラケット１６の領域においてダンパチューブが変形する。その結果、これらの変形は、摺動可能パーティション１０の詰まり（jamming）、あるいは摺動可能パーティション１０の摺動移動の制限につながるおそれがあり、このことをダンパ設計の際に考慮する必要がある。

以上及び以下の、同一の又は同様な機能を達成する要素には、図１と同じ参照符号を付す。

図２は、メインチューブ４と外部チューブ１２とを備える例示的なツインチューブの油圧式のダンパ２を示す。図示する通り、ダンパ２は、一般にベースバルブアッセンブリと呼ばれ、メインチューブ４の端部に固定される追加バルブアッセンブリ１３を有する。作動液が充填される圧縮チャンバ９が、ピストンアッセンブリ５とベースバルブアッセンブリ１３との間に形成される。作動液が充填される追加補償チャンバ１４が、ベースバルブアッセンブリ１３と、メインチューブ４と外部チューブ１２との間に配置されるリング状の摺動可能パーティション１０との間に形成される。

追加バルブアッセンブリ１３は、ダンパの反発・圧縮ストロークの際にそれぞれ、追加補償チャンバ１４と圧縮チャンバ９との間で行き来する作動液の流れを制御する反発バルブ１３１及び圧縮バルブ１３２を有する。ピストンアッセンブリ５の場合と同様に、バルブ１３１，１３２は、追加バルブアッセンブリ１３のボディーの周辺部に等角度に配置される複数のフローチャネルと、そのチャネルを覆うと共に作動液の圧力により変形する複数の弾性変形可能なディスクと、を備える。ピストンアッセンブリ５のバルブ５１，５２の場合と同様に、追加バルブアッセンブリ１３のバルブ１３１，１３２は、ダンパ特性に影響を与えるよう利用できる追加パラメータを提供する。

この種類のダンパにおいて、加圧される気体が充填されるガスチャンバ１１は、摺動可能パーティション１０の他方の側に形成され、さらに、メインチューブ４の径方向外面と外部チューブ１２の径方向内面と、ピストンロッドガイド７の軸方向内面と、によって境界が定められる。

圧縮チャンバ９と追加補償チャンバ１４との間の矢印線は、それぞれダンパの反発・圧縮ストロークの際の、追加バルブアッセンブリ１３を通るチャンバ９，１４の間の作動液の径方向内側への及び径方向外側への流れを概略的に表す。言い換えれば、ツインチューブダンパにおいて、追加バルブアッセンブリ１３を通る作動液の流れの経路は、メインチューブ４の軸に対して外側に延びている。

本発明の一実施形態に係るダンパ３を図３に示す。図示する通り、ダンパ３はメインチューブ２のみを備えるので、この意味で、モノチューブタイプのダンパである。ところが、ダンパ３は、摺動可能なピストンアッセンブリ５の下方で、一方の端部がピストンロッド６の端部へ取り付けられた追加チャンバアッセンブリ１５を有する。チャンバアッセンブリ１５の他方の端部は、追加バルブアッセンブリ１３で終端している。チャンバアッセンブリ１５は、アッセンブリ１５の径方向内面と摺動嵌合している摺動可能パーティション１０を有する。パーティション１０は、チャンバアッセンブリ１５の内部を、チャンバアッセンブリ１５の上部部分となる加圧ガスチャンバ１１と、アッセンブリ１５の底部部分となる追加補償チャンバ１４と、に分割する。追加バルブアッセンブリ１３は、ダンパの反発・圧縮ストロークサイクルの際に、それぞれ、追加補償チャンバ１４と圧縮チャンバ９との間で行き来する作動液の流れを制御する反発バルブ１３１及び圧縮バルブ１３２を有する。

図２のツインチューブのダンパ２と比較すると、ダンパ３では、作動液は、圧縮・反発チャンバの際に、追加バルブアッセンブリ１３を通ってメインチューブ４に対して径方向内側に流れる。

図４は、図３に示したダンパ３の追加チャンバアッセンブリ１５の拡大図を示している。アッセンブリのボディー１５１は、簡単で一様なカップ状形状の要素の態様であり、上部に、内側円筒状のネジが形成された凹部１５２が形成されている。凹部１５２は、ピストンロッド６のネジ形成端部を受け入れ、ピストンロッド６に固定的に取り付けられる。ボディー１５１は底部が開口しており、その内面に雌ネジ１５３が形成されている。

追加バルブアッセンブリ１３のボディー１３３は雌ネジ１５３へとネジ留めされる。圧縮バルブ１３２及び反発バルブ１３１は両方とも、ボディー１３３の周辺部に等角度に配置される複数の貫通チャネルと、そのチャネルを覆うと共に作動液の圧力により変形する複数の弾性変形可能なディスクと、を有する。

パーティション１０は、追加チャンバアッセンブリ１５のボディー１５１の内面と摺動嵌合している。ダンパが作動する際に外力が追加チャンバアッセンブリ１５に作用しないので、変形は生じず、パーティション１０の摺動移動は全く制約されない。

ダンパ組み立て工程に関し、本発明に係る追加チャンバアッセンブリ１５は、予備的に独立して組み立てられ、加圧される気体が充填され、その後ピストンロッド６のネジ形成端部にネジ留めすることができる、別体のサブアッセンブリを構成する。

図５は、上部装着器２０２と、上部装着器２０２の上面の周辺部に配置された複数のネジ２０３と、を用いて車体２０１に取り付けられる車両サスペンション２００の一部を概略的に示している。上部装着器２０２は、コイルばね２０４と、本発明の原理に基づいて形成されるようなダンパのロッド６と、に接続される。他方の端部では、ダンパ３のチューブに固定された取り付け手段１６が、ダンパ３を、車両ホイール２０５を支持するステアリングナックル又はスイングアームに接続している。

ダンパ性能に対する本発明のチャンバアッセンブリの影響の測定するために、発明者は、図１に示したモノチューブダンパに対応する従来技術において知られている典型的なモノチューブダンパと、図３に示したダンパに対応する本発明に基づいて形成されたダンパと、を比較した。

試験手順には、ダンパ動作の際のピストンロッドガイドにおける摩擦の測定行程を含む。試験手順の結果と共に、試験したダンパの特徴的寸法を表１に示す。

表に示すように、本発明に係るダンパは、モノチューブダンパと比較してガスチャンバ１１における圧力を１／５（２５バール対５バール）に低下させることができ、これにより、ピストンロッドガイド７における摩擦力がほぼ１／２（１１０Ｎ対６０Ｎ）に低下させられ、その結果、車両の乗り心地を大きく向上できる。

本発明の上記の実施形態は単なる例示である。図は必ずしも一定の比例で拡縮されたものではなく、一部の特徴が誇張または極小化されていることもある。ただし、これらの因子及び他の因子は、本発明の精神や添付の特許請求の範囲に示した保護しようとする範囲を限定するものではない。

Claims (4)

1. 油圧式ダンパ（３）、特に自動車サスペンションダンパであって、
   チューブ（４）と、
   チューブ（４）の内部に摺動可能に配置されると共に、チューブ（４）の端部に配置されるシールされたピストンロッドガイド（７）を通じてチューブの外部に案内されるピストンロッド（６）に取り付けられるピストンアッセンブリ（５）であって、作動液が充填されている反発チャンバ（８）が前記ピストンロッドガイド（７）と前記ピストンアッセンブリ（５）との間に形成されるピストンアッセンブリ（５）と、
   追加バルブアッセンブリ（１３）であって、作動液が充填されている圧縮チャンバ（９）が前記ピストンアッセンブリ（５）と前記追加バルブアッセンブリ（１３）との間に形成される追加バルブアッセンブリ（１３）と、
   摺動可能パーティション（１０）であって、作動液が充填されている追加補償チャンバ（１４）が前記追加バルブアッセンブリ（１３）と前記摺動可能パーティション（１０）の一方の側との間に形成される摺動可能パーティション（１０）と、
   加圧される気体が充填され、前記摺動可能パーティション（１０）の他方の側に形成されるガスチャンバ（１１）と、
   を備え、
   前記ピストンアッセンブリ（５）は、ダンパの反発・圧縮ストロークの際に、それぞれ、前記反発チャンバ（８）と前記圧縮チャンバ（９）との間を行き来する作動液の流れを制御する反発バルブ（５１）及び圧縮バルブ（５２）を有し、
   前記追加バルブアッセンブリ（１３）は、ダンパのストロークサイクルの反発・圧縮部分の際に、それぞれ、前記追加補償チャンバ（１４）と前記圧縮チャンバ（９）との間で行き来する作動液の流れを制御する反発バルブ（１３１）及び圧縮バルブ（１３２）を有する、
   油圧式ダンパであって、
   油圧式ダンパが追加チャンバアッセンブリ（１５）を備え、前記追加チャンバアッセンブリ（１５）の一方の端部が、摺動可能な前記ピストンアッセンブリ（５）、又は前記ピストンロッド（６）に、その圧縮側において取り付けられ、前記追加チャンバアッセンブリ（１５）の他方の端部が前記追加バルブアッセンブリ（１３）で終端しており、加圧される前記ガスチャンバ（１１）及び前記追加補償チャンバ（１４）は、前記追加チャンバアッセンブリ（１５）の内部に配置され、前記摺動可能パーティション（１０）によって分離されていることを特徴とする、
   油圧式ダンパ。
2. 油圧式ダンパがモノチューブダンパである、
   請求項１に記載の油圧式ダンパ。
3. 前記追加チャンバアッセンブリ（１５）は、好ましくは前記ピストンロッド（６）の端部にねじ込まれる、一様なボディー（１５１）を有する、
   請求項１又は２に記載の油圧式ダンパ。
4. 前記追加チャンバアッセンブリ（１５）は、独立して組み立てられ、加圧される気体が充填される、ダンパ（３）とは別体のサブアッセンブリである、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の油圧式ダンパ。

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