JP2019143715A

JP2019143715A - 緩衝器

Info

Publication number: JP2019143715A
Application number: JP2018028349A
Authority: JP
Inventors: 三輪　昌弘; Masahiro Miwa; 昌弘三輪; 大宮崎; Masaru Miyazaki
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-08-29
Also published as: WO2019163265A1

Abstract

【課題】リバウンド部材の軸方向長さを長くしても、コイルばねの圧縮時に、胴曲がりが生じず、リバウンド部材の軸方向長さに制約がなく、リバウンド部材の効き始めのタイミングについて調整の自由度が高い緩衝器の提供を目的とする。【解決手段】本発明の緩衝器Ｄは、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、シリンダ１内を軸方向に移動自在に挿入されるとともに一端にピストン２が連結されたロッド３と、ロッド３の外周に直列配置されるとともに縦横比がそれぞれ４以下に設定される複数のコイルばねＳ１，Ｓ２と、各コイルばねＳ１，Ｓ２の内周に嵌合されてコイルばねＳ１，Ｓ２同士を連結する環状のコネクタ１１と、ピストン側端に配置されたコイルばねＳ１のピストン側端に嵌合される環状の一方側ホルダ１２と、反ピストン側端に配置されたコイルばねＳ２の反ピストン側端に嵌合される環状の他方側ホルダ１３とを備える。【選択図】図２

Description

この発明は、緩衝器に関する。

従来の緩衝器は、シリンダと、前記シリンダ内を軸方向に移動自在に挿入されるロッドと、前記シリンダの開口端に装着され前記ロッドを軸支するロッドガイドと、前記ロッドの先端に連結されると共に前記シリンダ内を二室に区画するピストンと、前記二室を連通する通路と、前記通路を通過する液体の流れに抵抗を与えるバルブとを備える。

そして、このような緩衝器は、例えば、車両のサスペンションに組み込まれて使用され、伸縮する際に通路を介して二室間を行き来する液体の流れにバルブで抵抗を与えて二室間に差圧を生じさせて減衰力を発揮し、車体の振動を抑制する。

また、このような緩衝器の中には、シリンダからロッドが最大限退出した伸切時の衝撃を緩和するために、ロッドの外周に固定されるストッパ部材とロッドガイドとの間にリバウンド部材を設けるものがある（例えば、特許文献１）。

そして、リバウンド部材は、内方にロッドが挿通されてロッドの外周に配置されるコイルばねと、コイルばねの両端部に嵌合される一対のホルダとを備えており、緩衝器の伸切時に圧縮されるコイルばねの反力により、緩衝器の伸切時の衝撃を緩和する。

特開２００４−０８４７７６

このようなリバウンド部材にあっては、コイルばねの軸方向長さを調整して、リバウンド部材がロッドガイドに当接するリバウンド部材の効き始めのタイミングを調整する場合がある。

この際、リバウンド部材の効き始めのタイミングを早くしたい場合には、リバウンド部材の軸方向長さを長くする必要がある。

ところが、コイルばねは、軸方向長さが長くなる程、圧縮時に胴曲がりを生じやすくなる。そして、コイルばねが胴曲がりを生じると、コイルばねがロッドの外周やシリンダの内周に当接して異音発生の原因となる。

したがって、従来のリバウンド部材では、コイルばねの軸方向長さを胴曲がりが生じない程度の長さに設定する必要があるため、リバウンド部材の軸方向長さに制約があって、リバウンド部材の効き始めのタイミングについて調整の自由度が低かった。

そこで、本発明では、リバウンド部材の軸方向長さに制約がなく、リバウンド部材の効き始めのタイミングについて調整の自由度が高い緩衝器の提供を目的とする。

前記課題を解決するための手段は、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンが一端に連結されたロッドと、前記ロッドの外周に直列配置されるとともに自由長を中心径で除した値である縦横比がそれぞれ４以下に設定される複数のコイルばねと、各コイルばねの内周に嵌合されて前記コイルばね同士を連結する環状のコネクタと、前記ピストン側端に配置された前記コイルばねのピストン側端に嵌合される環状の一方側ホルダと、反ピストン側端に配置された前記コイルばねの反ピストン側端に嵌合される環状の他方側ホルダとを備えることを特徴とする。

また、前記コネクタが、前記ロッドの外周に摺接するようにしてもよい。この構成によると、コネクタがロッドの外周に予め当接しており、コネクタの径方向移動が抑制されるため、コイルばねの圧縮時にコネクタが径方向に移動してロッドに当たることによる異音の発生が防止される。

また、前記各コイルばねが同一形状、同一材料で形成されてもよい。この構成によると、各コイルばねの圧縮時の撓み量が等しくなるため、一つのコイルばねだけが大きく撓むような事態が起こらず、異音の発生がより確実に防止される。

本発明の緩衝器によれば、リバウンド部材が、コネクタで連結された複数のコイルばねを備えているため、リバウンド部材の軸方向長さを長くしても、各コイルばねの軸方向長さを短くできる。そのため、コイルばねの圧縮時に、胴曲がりが生じず、リバウンド部材の軸方向長さに制約がなくなり、リバウンド部材の効き始めのタイミングについて調整の自由度が高くなる。

本実施の形態に係る緩衝器の縦断面図である。本実施の形態に係る緩衝器の要部を拡大して示した縦断面図である。

以下に、図面を参照しながら本実施の形態について説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は同じ部品を示す。

本実施の形態に係る緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、シリンダ１内を軸方向に移動自在に挿入されるとともに一端にピストン２が連結されたロッド３と、ロッド３の外周に配置されたリバウンド部材Ａとを備える。

以下、緩衝器Ｄについて詳細に説明する。図１に示すように、シリンダ１の外周にはシリンダ１を覆う外筒４が配置されている。また、シリンダ１の図中上端には、シリンダ１及び外筒４の図中上端を閉塞するとともにロッド３を軸支する環状のロッドガイド５が設けられている。

また、ロッドガイド５の図１中上端には、環状のシール部材３０が積み重ねられている。シール部材３０は、内周がロッド３の外周に摺接して、緩衝器Ｄの内部に泥や塵などのダストが侵入するのを防止するとともに緩衝器Ｄの内部に収容された液体が外部に漏れ出ないようにシールする。

また、シリンダ１の図１中下端には、圧側室Ｒ２とリザーバＲ３を区画するバルブケース８が装着されている。そして、外筒４の図１中下端には外筒４を閉塞するキャップ３１が装着されている。

そして、外筒４の図１中上端を加締めることで、バルブケース８とロッドガイド５によりシリンダ１が挟持されて、シリンダ１は、外筒４内に固定される。

ロッド３は、シリンダ１内に軸方向移動自在に挿入されるとともに、一端である先端に、シリンダ１内を摺動自在に移動可能なピストン２が連結されている。そして、シリンダ１内はピストン２によって伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の二室に区画されている。

また、シリンダ１と外筒４との間の環状隙間には気体と液体とが充填されたリザーバＲ３が形成されている。また、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２には液体が充満されている。なお、本実施の形態では、液体は作動油とされているが、液体は水、水溶液、電気粘性流体、磁気粘性流体といった他の液体としてもよい。

ピストン２は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を連通する伸側ポート２ａ及び圧側ポート２ｂを有する。そして、ピストン２の図１中下側である反ロッド側端には、複数の環状板からなる減衰弁６と、減衰弁６の内周を支持する環状のバルブストッパ１６が積層されている。減衰弁６は、伸側ポート２ａを開閉し伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の通過のみを許容するとともにこの液体の流れに抵抗を与える。また、ピストン２の図１中上側であるロッド側端には、環状のチェック弁７と、チェック弁７の内周を支持する環状のバルブストッパ１７が積層されている。チェック弁７は、圧側ポート２ｂを開閉し圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の通過のみを許容する。

バルブケース８は、圧側室Ｒ２とリザーバＲ３を連通する排出ポート８ａ及び吸込ポート８ｂと、排出ポート８ａを開閉し圧側室Ｒ２からリザーバＲ３へ向かう液体の通過のみを許容するとともにこの液体の流れに抵抗を与えるベースバルブ９と、吸込ポート８ｂを開閉しリザーバＲ３から圧側室Ｒ２へ向かう液体の通過のみを許容するチェック弁１０とを備えている。

また、ロッド３の外周であってピストン２の図１中上方には、ストッパ部材２０が固定されている。ストッパ部材２０は、ロッド３の外周に溶接等により固定される筒状の連結部２０ａと、この連結部２０ａの上端から外側に向けて張り出す環板状のフランジ部２０ｂとを備えている。

次に、リバウンド部材Ａについて説明する。リバウンド部材Ａは、図１，図２に示すように、ロッド３の外周に直列配置された二つのコイルばねＳ１，Ｓ２と、各コイルばねＳ１，Ｓ２同士を連結する環状のコネクタ１１と、ピストン２側に配置されるコイルばねＳ１のピストン２側端に嵌合される環状の一方側ホルダ１２と、反ピストン側に配置されるコイルばねＳ２の反ピストン側端に嵌合される環状の他方側ホルダ１３とを備えて構成されている。そして、リバウンド部材Ａは、図１に示すように、ストッパ部材２０のフランジ部２０ｂによって支持されて、ストッパ部材２０とロッドガイド５との間に配置されている。

各コイルばねＳ１，Ｓ２は、同一形状、同一材料で形成された同一のばねで構成されている。ただし、各コイルばねＳ１，Ｓ２は、同一のばねでなくともよく、例えば、軸方向長さやばね定数がそれぞれ異なっていてもよい。

また、各コイルばねＳ１，Ｓ２は、コイルばねＳ１，Ｓ２の自由長を中心径（コイルばねの内径とコイルばねの外径の平均値）で除した値である縦横比（以下、単に「縦横比」という）が、圧縮時に胴曲がりが生じにくい値、具体的には４以下になるように設定されている。また、コイルばねＳ１，Ｓ２の縦横比の下限値は０．８であって、縦横比が０．８以上あればコイルばねＳ１，Ｓ２は、有効巻数を確保できる。なお、本実施の形態に係るコイルばねＳ１，Ｓ２は素線の断面形状が円形であるが、四角であってもよい。

コネクタ１１は、樹脂製であって、図２に示すように、図中下側に配置されるコイルばねＳ１の上端と図中上側に配置されるコイルばねＳ２の下端を支持する環状の本体部１１ａと、本体部１１ａの上側内周端から起立してコイルばねＳ２の内側に圧入される上側圧入部１１ｂと、本体部１１ａの下側内周端から起立してコイルばねＳ１の内側に圧入される下側圧入部１１ｃとを備える。ただし、コネクタ１１の材質は特に限定されず、樹脂以外の材料で形成されてもよい。

また、コネクタ１１の本体部１１ａの内周部には、ロッド３の外周に摺接可能なリブ１４が、周方向に少なくとも３つ以上設けられており、これにより、コネクタ１１がロッド３の外周に摺接しつつ軸方向に移動できるようになっている。

一方側ホルダ１２は、コイルばねＳ１の下端に当接する環状の当接部１２ａと、当接部１２ａの内周端から起立してコイルばねＳ１の内側に圧入される圧入部１２ｂとを備える。また、一方側ホルダ１２の内周部には、周方向に複数の突起１２ｃが設けられている。これらの突起１２ｃの内周径はロッド３の外径よりも小さく設定されており、一方側ホルダ１２をロッド３の外周に圧入すると、突起１２ｃが圧縮されて弾発力を発揮して、ロッド３を強く締め付けるので一方側ホルダ１２はロッド３の外周に強固に固定されている。

他方側ホルダ１３は、コイルばねＳ２の上端に当接する環状の当接部１３ａと、当接部１３ａの内周端から起立してコイルばねＳ２の内側に圧入される圧入部１３ｂとを備える。また、他方側ホルダ１３とロッド３との間にはクリアランスが設けてあり、他方側ホルダ１３は、ロッド３に対して軸方向へ移動可能となっている。ただし、他方側ホルダ１３はロッド３に対して軸方向移動可能になっていればよく、他方側ホルダ１３とロッド３との間にクリアランスを設けずに、他方側ホルダ１３の内周をロッド３の外周に摺接させてもよい。

また、本実施の形態においては、他方側ホルダ１３の上端は平面とされているが、他方側ホルダ１３の上端に複数の突起を設けてもよい。すると、緩衝器Ｄの最収縮時における他方側ホルダ１３とロッドガイド５の当接部分が少なるため、他方側ホルダ１３とロッドガイド５の衝突音を低減できる。

次に、緩衝器Ｄの作動について説明する。まず、緩衝器Ｄが収縮作動すると圧縮される圧側室Ｒ２内の液体が拡大する伸側室Ｒ１内へ圧側ポート２ｂを介して移動するとともに、シリンダ１内へロッド３が侵入するため、ロッド３の侵入体積分の液体が過剰となる。そのため、過剰分の液体は排出ポート８ａを介してリザーバＲ３へ排出される。これにより、ベースバルブ９の抵抗に基づく圧側減衰力が発揮されるとともに、リザーバＲ３により体積補償がなされる。

反対に、緩衝器Ｄが伸長作動すると、圧縮される伸側室Ｒ１内の液体が拡大する圧側室Ｒ２へ伸側ポート２ａを介して移動するとともに、ロッド３がシリンダ１内から退出するため、ロッド３の退出体積分の液体が不足する。そのため、不足分の液体が吸込ポート８ｂを介してリザーバＲ３から供給される。これにより、減衰弁６の抵抗に基づく伸側減衰力が発揮されるとともに、リザーバＲ３により体積補償がなされる。

さらに、緩衝器Ｄが伸長してロッド３がシリンダ１から退出していくと、リバウンド部材Ａは、ロッド３とともにシリンダ１に対して軸方向に移動して、ロッドガイド５に接近し、そのまま緩衝器Ｄが伸長すると、やがて他方側ホルダ１３がロッドガイド５に当接する。そして、他方側ホルダ１３がロッドガイド５に当接したまま緩衝器Ｄがさらに伸長を続けると、リバウンド部材Ａがロッドガイド５とストッパ部材２０との間で圧縮されるようになる。リバウンド部材Ａは圧縮されるとコイルばねＳ１，Ｓ２が縮んで圧縮に抵抗する弾発力を発揮して緩衝器Ｄの伸切時の衝撃を緩和する。

ここで、ロッド３の外周に配置される各コイルばねＳ１，Ｓ２の縦横比は、それぞれ圧縮時に胴曲がりが生じにくい値である４以下に設定されている。そのため、本実施の形態に係るリバウンド部材Ａにおいては、緩衝器Ｄが伸長して、各コイルばねＳ１，Ｓ２が圧縮される際にも、各コイルばねＳ１，Ｓ２の胴曲がりが抑制される。

また、仮にリバウンド部材Ａ全体が一つのばねとして振る舞って全体が胴曲がりするような場合であっても、リバウンド部材Ａの中間位置にコネクタ１１が配置されているため、金属製のコイルばねＳ１，Ｓ２よりも先に樹脂製のコネクタ１１がシリンダ１またはロッド３に当接する。そのため、本実施の形態に係るリバウンド部材Ａでは、リバウンド部材Ａ全体が胴曲がりしたとしても、金属製のコイルばねＳ１，Ｓ２がシリンダ１またはロッド３に当接する場合に比べて、当接音が生じにくい。その上、シリンダ１の内周面やロッド３の外周面への傷つきも防止される。

なお、本実施の形態においては、緩衝器Ｄは、シリンダ１と外筒４を備える複筒型となっているが、外筒４とバルブケース８を廃して、シリンダ１の下方にフリーピストンを設けてシリンダ１内に気室を形成する単筒型の緩衝器としてもよい。このように単筒型とする場合には、フリーピストンが軸方向に移動して気室を膨縮して、緩衝器Ｄの伸縮作動に伴うロッド出没体積分のシリンダ内容積変化が補償される。

以上のように、本実施の形態に係る緩衝器Ｄは、ロッド３の外周に直列配置されるとともに縦横比がそれぞれ４以下に設定される複数のコイルばねＳ１，Ｓ２と、各コイルばねＳ１，Ｓ２の内周に嵌合されてコイルばねＳ１，Ｓ２同士を連結する環状のコネクタ１１と、ピストン２側端に配置されたコイルばねＳ１のピストン２側端に嵌合される環状の一方側ホルダ１２と、反ピストン側端に配置されたコイルばねＳ２の反ピストン側端に嵌合される環状の他方側ホルダ１３とを備える。

この構成によると、リバウンド部材Ａの効き始めのタイミングを早くするためにリバウンド部材Ａの軸方向長さを長く設定する場合であっても、コイルばねＳ１，Ｓ２一つ当たりの軸方向長さを短くできる。これにより、各コイルばねＳ１，Ｓ２の縦横比を圧縮時に胴曲がりが生じにくい値である４以下に設定できるため、圧縮時におけるコイルばねＳ１，Ｓ２の胴曲がりが抑制される。したがって、本実施の形態では、コイルばねＳ１，Ｓ２がシリンダ１またはロッド３に当接しないため、異音の発生が抑制される。

このように、本実施の形態に係るリバウンド部材Ａでは、リバウンド部材Ａの軸方向長さを長くしても胴曲がりが生じず異音を発生させないため、リバウンド部材Ａの軸方向長さに制約がなくなり、リバウンド部材Ａの効き始めのタイミングの調整の自由度が高い。

また、本実施の形態においては、コネクタ１１が各コイルばねＳ１，Ｓ２の内周に嵌合されており、コイルばねＳ１，Ｓ２の外周側が拘束されないため、コイルばねＳ１，Ｓ２として、径の大きいものを選択できる。

ここで、コイルばねは、コイルのピッチが変わらない場合、径が大きい方が、ばね定数が小さくなる。そして、リバウンド部材Ａの軸方向長さを長くしようとする場合には、一般的に、ロッド３のストロークを長くして、緩衝器Ｄの伸切時の衝撃をゆっくりと緩和する特性を出すことが望まれるため、コイルばねＳ１，Ｓ２のばね定数は小さい方が好ましい。

したがって、本発明の緩衝器は、コネクタ１１を各コイルばねＳ１，Ｓ２の内周に嵌合して、ばね定数の小さいコイルばねＳ１，Ｓ２を選択できるため、伸切時の衝撃をゆっくりと緩和する特性を出しやすく、ロッド３のストロークを長くしたい要求も満たせる。

なお、リバウンド部材Ａを構成するコイルばねの数は二つに限定されず、リバウンド部材Ａの軸方向長さに応じて、適宜コイルばねの数を増やして、各コイルばねが胴曲がりの生じない程度の軸方向長さになるようにしてもよい。

また、本実施の形態に係るコネクタ１１は、ロッド３の外周に摺接している。ここで仮に、コネクタ１１とロッド３の外周との間にクリアランスがある場合、コネクタ１１の径方向移動が許容されるため、コイルばねＳ１，Ｓ２の圧縮時にロッド３の外周にコネクタ１１が当接して異音が発生する恐れがある。

これに対して、本実施の形態においては、コネクタ１１がロッド３の外周に予め当接しており、コネクタ１１の径方向移動が抑制されるため、コイルばねＳ１，Ｓ２の圧縮時にロッド３の外周にコネクタ１１が当たって当接音が生じるのを防止できる。

ただし、コネクタ１１をロッド３の外周に摺接させずに、コネクタ１１とロッド３との間にクリアランスがあってもよい。

また、本実施の形態に係る各コイルばねＳ１，Ｓ２は、同一形状、同一材料で形成されている。この構成によると、各コイルばねＳ１，Ｓ２の圧縮時の撓み量が等しくなるため、一つのコイルばねだけが大きく撓むような事態が起こらず、より確実に異音の発生を防止できる。その上、各コイルばねＳ１，Ｓ２を同一のものにすると、各コイルばねＳ１，Ｓ２が共通部品になるため、部品の種類も少なくなる。

ただし、各コイルばねＳ１，Ｓ２は、それぞれ異なっていてもよく、例えば、各コイルばねＳ１，Ｓ２のばね定数を変えて、リバウンド部材Ａの弾発力を調節するようにしてもよい。あるいは、各コイルばねＳ１，Ｓ２のピッチを違うものにして、コイルばねの一方が最収縮するとリバウンド部材Ａのばね定数が変化するようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、リバウンド部材Ａは、ストッパ部材２０によって支持されているが、ストッパ部材２０を省略して、リバウンド部材Ａをバルブストッパ１７に直接載置するようにしてもよい。この構成によると、リバウンド部材Ａの軸方向長さを長くできるため、リバウンド部材Ａを構成するコイルばねＳ１，Ｓ２の軸方向長さをより長くできる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱なく改造、変形及び変更ができるのは当然である。

１・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・ロッド、Ｓ１，Ｓ２・・・コイルばね、１１・・・コネクタ、１２・・・一方側ホルダ、１３・・・他方側ホルダ、Ｄ・・・緩衝器

Claims

シリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、
前記シリンダ内を軸方向に移動自在に挿入されるとともに一端に前記ピストンが連結されたロッドと、
前記ロッドの外周に直列配置されるとともに自由長を中心径で除した値である縦横比がそれぞれ４以下に設定される複数のコイルばねと、
各コイルばねの内周に嵌合されて前記コイルばね同士を連結する環状のコネクタと、
前記ピストン側端に配置された前記コイルばねのピストン側端に嵌合される環状の一方側ホルダと、
反ピストン側端に配置された前記コイルばねの反ピストン側端に嵌合される環状の他方側ホルダとを備える
ことを特徴とする緩衝器。
前記コネクタが、前記ロッドの外周に摺接する
ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
前記各コイルばねが同一形状、同一材料で形成される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器。