JP2018021667A - 自動調整摩耗バンドを備える油圧式ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】時間が経過して摩耗バンド又はハウジングの内壁が腐食してもダンパ・アッセンブリの減衰特性が変化しない自動調整摩耗バンドを提供する。
【解決手段】油圧式ダンパ・アッセンブリは、ハウジングと、ピストンアセンブリと、摩耗バンドと、を備える。ハウジングは、軸回りかつその軸に沿って延設され、内壁と流体を保持するためのチャンバとを構成する。ピストンアセンブリは、チャンバ内に配置され、チャンバ内で軸方向に移動可能である。ピストンアセンブリは、コアを有する。摩耗バンドは、コア回りに配置され、内側面と外側面とを有する。摩耗バンドの内側面はチャンバと流体連通状態にある少なくとも一つの溝を有し、これにより、ピストンアセンブリの移動時に少なくとも一つの溝を流体が流れる際、流体により、摩耗バンドをハウジングの内壁に向かって付勢することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両サスペンションシステムの油圧式ダンパ・アッセンブリに関する。

一般に、油圧式ダンパ／支柱（ストラット）アセンブリが、車両の本体とホイール・アッセンブリとの間で荷重を支持するとともに振動を減衰させる車両サスペンションシステムにおいて用いられている。Orville Ferdnand Genzの米国特許第３，１５５，０１５号に、軸回りにかつその軸に沿って延設されるハウジングを有するとともに、内壁と流体を保持するためのチャンバとを構成する油圧式ダンパ・アッセンブリの一例が開示されている。コアを有するピストンアセンブリは、チャンバ内に配置され、ピストンアセンブリの移動の際に減衰効果を与えるようチャンバ内において軸方向に移動可能である。支柱が側方荷重の力を受けることができるよう、ピストンアセンブリの運動の際にハウジングの内壁と係合するようにコア回りに摩耗バンドが配置される。

このような油圧式ダンパ・アッセンブリの問題は、摩耗バンド及び／又はハウジングの内壁が、時間の経過とともに腐食するおそれがあり、その結果、ダンパ・アッセンブリの減衰特性に望ましくない変化が生じるおそれがあることにある。したがって、このような油圧式ダンパ・アッセンブリに対する改良の必要性が残されている。

本開示の一面では、油圧式ダンパ・アッセンブリを提供する。油圧式ダンパ・アッセンブリは、ハウジングと、ピストンアセンブリと、摩耗バンドと、を備える。ハウジングは、軸回りかつその軸に沿って延設され、内壁と流体を保持するためのチャンバとを構成する。ピストンアセンブリは、チャンバ内に配置され、チャンバ内で軸方向に移動可能である。ピストンアセンブリは、コアを有する。摩耗バンドは、コア回りに配置され、内側面と外側面とを有する。摩耗バンドの内側面は、チャンバと流体連通状態にある少なくとも一つの溝を有し、これにより、ピストンアセンブリの移動時に少なくとも一つの溝を流体が流れる際、流体により、摩耗バンドをハウジングの内壁に向かって付勢することができる。

本開示の他の面では、管状ハウジングと、ピストンアセンブリと、ピストンリングと、少なくとも一つの通路と、摩耗バンドと、を備える油圧式ダンパ・アッセンブリを提供する。管状ハウジングは、軸回りかつその軸に沿って延設され、内壁とチャンバとを構成する。ピストンアセンブリは、チャンバ内に配置され、チャンバ内で軸方向に移動可能である。ピストンアセンブリは、側面を有するコアを含む。ピストンリングは、コア回りに配置され、外面と内面とを有する。少なくとも一つの通路は、コアの側面とピストンリングの内面との間に形成される。摩耗バンドは、ピストンリング回りに配置され、内側面と外側面とを有し、第一端部と第二端部との間を軸方向に延設される。摩耗バンドの内側面には、チャンバと流体連通状態にある少なくとも一つの溝が形成され、これにより、ピストンアセンブリの軸方向移動時に溝を流体が流れる際、流体により、摩耗バンドをハウジングの内壁に向かって付勢することができる。

したがって、発明は、その最も広い面において、時間が経過して摩耗バンド又はハウジングの内壁が腐食してもダンパ・アッセンブリの減衰特性が変化しない自動調整摩耗バンドを提供する。より具体的には、ピストンアセンブリの移動の際に、摩耗バンドの内側面の少なくとも一つの溝により、ピストン・コアと摩耗バンドとの間の領域に流体が流れ込むことが可能になり、これにより、摩耗バンドが管状ハウジングの内壁に向かって付勢される。このため、部品摩耗に合わせて摩耗バンドを自動的に調整することができる。

本発明の他の利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明からより理解され、明らかとなろう。

ピストンリング回りに配置される摩耗バンドを備えるピストンアセンブリの実施形態の斜視図である。 ピストンアセンブリ及びハウジングの実施形態の正面断面図である。 図２における摩耗バンドの拡大図である。 摩耗バンドの実施形態の左側斜視図である。 図３の摩耗バンドの右側斜視図である。 摩耗バンドの実施形態の正面図である。 図５の摩耗バンドの断面斜視図である。 隙間を有する開いた状態における図５の摩耗バンドの上面図である。 図７の摩耗バンドの縁部の拡大図である。 図５の摩耗バンドの正面断面図である。 図８の摩耗バンドの第二端部の拡大図である。 閉じた状態における図５の摩耗バンドの上面図である。 図９の摩耗バンドの第二端部の拡大図である。 溝のない摩耗バンドを備えるダンパ・アッセンブリの耐久性データを示すグラフである。 溝を有する摩耗バンドを備えるダンパ・アッセンブリの耐久性データを示すグラフである。

図面を参照して、車両のサスペンションシステムにおいて用いられる油圧式ダンパ・アッセンブリ２０を概略的に示す。対応する部品には、複数の図面にわたって同じ符号を付している。なお、当該油圧式ダンパ・アッセンブリ２０は、限定するものではないが、自動車、モーターサイクル及び全地形型車両（オール・テライン・ビークル）を含む種々のタイプの車両において利用できる。

図２からよく分かる通り、ダンパ・アッセンブリ２０は、中心軸Ａ回りにかつ中心軸Ａに沿って延設され、内壁２４とチャンバ２６，２８とを構成する管状のハウジング２２を有する。ハウジング２２は、ホイール・アッセンブリなどの車両の第一部品に接続することができる。ＭＲ流体などの減衰流体は、チャンバ２６，２８内に収容される。なお、ある態様では、ハウジング２２の内壁２４にクロム鍍金を施すことができることを記載しておく。

図１〜図２からよく分かる通り、ピストンアセンブリ３０は、チャンバ２６，２８内に配置され、チャンバ２６，２８を圧縮セクション２６と反発セクション２８とに分割する。ピストンアセンブリ３０は、ハウジング２２に対して軸方向に移動可能であり、本体などの車両の第二部品に接続することができる。

ピストンアセンブリ３０は、略円筒形状を有するとともに、上面３４と底面３６との間を側面３８に沿って軸方向に延びるコア３２を有する。コア３２の上面３４は、軸Ａに沿って窪み部４０を有する。

略円板状の上部プレート４２が、コア３２の上面３４と当接している。上部プレート４２は、軸Ａに沿って上部プレート４２を貫通して延びる開口部４４を有する。ロッド４６が、上部プレート４２の開口部４４と、コア３２の窪み部４０と、に収容される。ロッド４６は、開口部４４と窪み部４０とにおいて、上部プレート４２とコア３２とに固定される。第一シール４８が、ロッド４６とコア３２との間に配置される。また、第二シール５０が、ロッド４６と、コア３２と、上部プレート４２との間に配置される。シール４８，５０は、ピストンとコア３２／上部プレート４２との間に流体が流れるのを防止する。上部プレート４２はさらに、複数の周方向に間隔を空けて配置された上部プレート孔５２を有する。上部プレート孔５２のそれぞれは、軸方向に上部プレート４２を貫通して延設される。

緩衝受け部（クッション・シート）５８が上部プレート４２に配置される。さらに、緩衝要素６０が、ピストンアセンブリ３０の減速を緩和するようバネ受け部に配置される。

略円板状の下部プレート５４が、コア３２の底面３６に配置されている。下部プレート５４は、軸方向に下部プレート５４を貫通して延設される、複数の下部プレート孔５６を有する。下部プレート孔５６は、互いから周方向に間隔を空けて配置されており、それぞれが上部プレート孔５２の一つと並んで配置される。

略管状のピストンリング６２は、コア３２と上部プレート４２と下部プレート５４との回りに径方向に配置される。ピストンリング６２は、外面６４と内面６６とを有する。複数の通路６８が、コア３２の側面３８とピストンリング６２の内面６６との間に形成されており、それぞれが、上部プレート孔５２の一つ及び下部プレート孔５６の一つと軸方向に並んで配置される。ピストンアセンブリ３０の軸方向移動の際、作動油は通路６８を通って流れることができ、これにより減衰効果が得られる。なお、通路６８にわたって磁界を形成するための一つ以上の電磁コイル６９（概略的に図２に示す）をコア３２に組み込み、通路６８に収容されているＭＲ流体の粘度を変化させて、ダンパ・アッセンブリ２０の減衰特性を変更できることを記載しておく。

ピストンリング６２の外面６４には、ピストンリング６２回りに環状に延設される凹部７０が形成される。摩耗バンド７２は、ピストンリング６２の凹部７０に収容される。摩耗バンド７２は、第一端部７４と第二端部７６との間で軸方向に延設されるとともに、図２〜図３及び図７〜図９Ａに示す通り、外側面７８と内側面８０とを有する。図８〜図９Ａに示す通り、摩耗バンド７２は、第一端部７４及び第二端部７６に隣接した部分が径方向内側に漸減（テーパ）している。図１、図５、図７及び図８を参照して、摩耗バンド７２は、摩耗バンド７２の第一端部７４と第二端部７６との間で延設される少なくとも一つの隙間８２を有する。少なくとも一つの隙間８２によって、摩耗バンド７２には、互いに間隔を空けて配置された一対の縁部８３が形成される。摩耗バンド７２の隙間８２は、軸Ａに対してある角度で延設される。なお、隙間８２の角度によって、摩耗バンド７２の外面７８が径方向（ラジアル）荷重を受けることが可能になりやすいことを記載しておく。

図３、図４、図６、図７Ａ及び図８からよく分かる通り、摩耗バンド７２の内側面８０には、チャンバ２６，２８と流体連通状態にある少なくとも一つの溝８４が形成される。図２Ａからよく分かる通り、溝８４によって、ピストンアセンブリ３０の軸方向移動の際に、溝８４においてピストンリング６２の外面６４と摩耗バンド７２の内側面８０との間の領域に流体が流れ込むことができ、したがって、摩耗バンド７２がハウジング２２の内壁２４に向かって付勢される。なお、ピストンリング６２が備えられていない油圧アッセンブリの態様においては、流体は、溝８４においてコア３２の側面３８と摩耗バンド７２の内側面８０との間で直接流れることになることを記載しておく。

例示的実施形態において、溝８４は、摩耗バンド７２の第一端部７４と第二端部７６との間で延設される。なお、溝を、第一端部７４及び第二端部７６の一方からだけ、第一端部７４及び第二端部７６の他方に向かって、所定の距離、延設してもよいことを記載しておく。

なお、任意の数の溝８４を用いることができ、それらの溝８４を周方向に互いに均等に間隔を空けて配置することもできることを記載しておく。例示的実施形態においては、それぞれの溝８４がその全長に沿って軸方向に延設されているが、溝を他の角度で又は他の形状で延設することもできる。さらに、図３からよく分かる通り、例示的実施形態においては、それぞれの溝８４は、一対の間隔を空けて配置される縁壁８７によって形成され、縁壁間に底面８５を有する。なお、溝８４は、種々の断面形状、例えば断面円弧形状を有することもできることを記載しておく。

なお、摩耗バンド７２をハウジング２２の内壁２４に向かって付勢することによって、構成要素の摩耗に合わせて摩耗バンド７２が自動調整可能となることを記載しておく。より具体的には、摩耗バンド７２及び／又はハウジング２２の内壁２４が摩耗した場合であっても、摩耗バンド７２を径方向外側に付勢することによって、摩耗バンド７２をハウジング２２の内壁２４と係合しやすくすることができる。こうして、ピストンリング６２と、摩耗バンド７２と、溝８４と、ハウジング２２の内壁２４と、の寸法誤差を補正することによって、ダンパ・アッセンブリ２０の耐久寿命を向上できる。

図１０及び図１１に、それぞれ、溝８４を有しない摩耗バンド７２で構成されるＭＲダンパ・アッセンブリ２０の態様と、溝８４を有する摩耗バンド７２で構成されるＭＲダンパ・アッセンブリ２０の態様と、の耐久性能特性を示す。より具体的には、図１０に示す通り、オン状態（on-state）の力対速度曲線の折れ点（ニー・ポイント）が、ダンパ・アッセンブリ２０の部品の摩耗とともにずれ始める。これは、部品摩耗による追加領域バイパスによるものであり、これにより、ＭＲダンパ・アッセンブリは低速オン状態減衰力を高いレートで失う。一方、図１１に示す通り、摩耗が生じるにことによるオン状態減衰力の折れ点のずれが、溝８４によって、ダンパ・アッセンブリ２０の寿命にわたって解消される。言い換えれば、図１０及び図１１は、ＭＲダンパ／支柱アッセンブリ２０の寿命を通して摩耗が生じることによるＭＲダンパ／支柱アッセンブリ２０のオン状態減衰力の損失（折れ点のずれ）が、溝８４によって、低減されることを示している。

もちろん、本発明に多くの変形及び変更を上記の教示に基づいて行うことができ、詳細な説明以外にも添付の特許請求の範囲内で実現できる。上記の記載が本発明の新規性が有用となるあらゆる組み合わせにわたることは理解されよう。本アッセンブリの請求項における語「前記」の使用は、それが前出されていて、その請求項又はその請求項が従属する請求項の範囲に含まれていることを意味する明確な引用である。「前記」を使用していないものでも、その請求項又はその請求項が従属する請求項の範囲に含まれている場合もある。

２０ ダンパ・アッセンブリ
２２ ハウジング
２４ 内壁
２６ チャンバ（圧縮セクション）
２８ チャンバ（反発セクション）
３０ ピストンアセンブリ
３２ コア
３４ 上面
３６ 底面
３８ 側面
４０ 窪み部
４２ 上部プレート
４４ 開口部
４６ ロッド
４８ 第一シール
５０ 第二シール
５２ 上部プレート孔
５４ 下部プレート孔
５８ 緩衝受け部
６０ 緩衝要素
６２ ピストンリング
６４ 外面
６６ 内面
６８ 通路
６９ 電磁コイル
７０ 凹部
７２ 摩耗バンド
７４ 第一端部
７６ 第二端部
７８ 外側面
８０ 内側面
８２ 隙間
８３ 縁部
８４ 溝
８５ 底面
８７ 縁壁
Ａ 中心軸

米国特許第３，１５５，０１５号明細書

Claims (15)

1. 油圧式ダンパ・アッセンブリであって、
   軸回りかつ前記軸に沿って延設され、内壁と流体を保持するためのチャンバとを構成するハウジングと、
   コアを有する、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内を軸方向に移動可能なピストンアセンブリと、
   前記コア回りに配置され、内側面と外側面とを有する摩耗バンドと、
   を備え、
   前記摩耗バンドの前記内側面は、前記チャンバと流体連通状態にある少なくとも一つの溝を有し、これにより、前記ピストンアセンブリの移動時に前記少なくとも一つの溝を流体が流れる際、前記流体により、前記摩耗バンドを前記ハウジングの前記内壁に向かって付勢可能な、
   油圧式ダンパ・アッセンブリ。
2. 前記摩耗バンドは、第一端部と第二端部との間で軸方向に延設され、
   前記溝は、前記摩耗バンドの前記第一端部及び前記第二端部の一方から、前記第一端部及び前記第二端部の他方へと向かって延設される、
   請求項１に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
3. 前記少なくとも一つの溝は、前記摩耗バンドの前記第一端部と前記第二端部との間で延設される、
   請求項２に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
4. 前記少なくとも一つの溝は、全長に沿って軸方向に延設される、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
5. 前記少なくとも一つの溝には、複数の溝が含まれる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
6. 前記複数の溝は、前記摩耗バンドの前記内側面回りに周方向に互いから均等に間隔を空けて配置されている、
   請求項５に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
7. 前記複数の溝は、それぞれ軸方向に延設されている、
   請求項６に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
8. 前記少なくとも一つの溝は、一対の間隔を空けて配置される縁壁と、間隔を空けて配置された前記縁壁の間に配置される底面と、によって形成される、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
9. 前記コアは側面を有し、
   前記油圧式ダンパ・アッセンブリは、
   前記コア回りに配置されるとともに、外面と内面とを有するピストンリングと、
   前記コアの前記側面と前記ピストンリングの前記内面との間に形成される少なくとも一つの通路と、
   を更に備え、
   前記ピストンアセンブリの前記移動の際に前記溝と前記ピストンリングの前記外面との間を前記流体が流れるよう、前記摩耗バンドが前記ピストンリング回りに配置されている、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
10. 前記ピストンリングの前記外面は前記軸回りに環状に延設される環状凹部を有しており、前記摩耗バンドは前記環状凹部に配置される、
    請求項９に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
11. 前記コアに接続される、前記コアの前記側面と前記ピストンリングの前記内面との間に形成される前記通路を流れる前記流体の粘度を選択的に変更するための少なくとも一つの磁性流体用コイルを更に備える、
    請求項９又は１０に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
12. 前記摩耗バンドは、前記摩耗バンドの第一端部と第二端部との間に延設されるとともに、互いに間隔を空けて配置される一対の縁部を有する少なくとも一つの隙間を有しており、
    前記少なくとも一つの溝は、前記少なくとも一つの隙間から間隔を空けて配置されている、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
13. 油圧式ダンパ・アッセンブリであって、
    軸回りかつ前記軸に沿って延設され、内壁とチャンバとを構成する管状のハウジングと、
    側面を有するコアを有する、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内を軸方向に移動可能なピストンアセンブリと、
    前記コア回りに配置されるとともに、外面と内面とを有するピストンリングと、
    前記コアの前記側面と前記ピストンリングの前記内面との間に形成される少なくとも一つの通路と、
    前記ピストンリング回りに配置され、内側面と外側面とを有し、第一端部と第二端部との間に軸方向に延設される摩耗バンドと、
    を備え、
    前記摩耗バンドの前記内側面は、前記チャンバと流体連通状態にある少なくとも一つの溝を有し、これにより、前記ピストンアセンブリの軸方向移動時に前記溝を流体が流れる際、前記流体により、前記摩耗バンドを前記ハウジングの前記内壁に向かって付勢可能な、
    油圧式ダンパ・アッセンブリ。
14. 前記少なくとも一つの溝は、前記摩耗バンドの前記第一端部及び前記第二端部の一方から、前記摩耗バンドの前記第一端部及び前記第二端部の他方へ向かって延設され、
    前記少なくとも一つの溝は、その全長に沿って軸方向に延設され、
    前記少なくとも一つの溝は、複数の溝を含み、
    前記複数の溝は、前記摩耗バンドの前記内側面回りに周方向に互いから均等に間隔を空けて配置されており、
    複数の前記溝は、それぞれ軸方向に延設されている、
    請求項１３に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。
15. 前記コアの前記側面と前記ピストンリングの前記内面との間に形成される前記通路を流れる前記流体の粘度を選択的に変更するために前記コアに組み込まれる少なくとも一つの磁性流体用コイルを更に備える、
    請求項１３又は１４に記載の油圧式ダンパ・アッセンブリ。

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