JP2020192932A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】上下方向の嵩張りを抑えつつ、ばね上部材とばね下部材との相対回動を抑制する減衰力を得ることができる緩衝器を提供する。【解決手段】緩衝器１０は、ロアアーム３に接続され、第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２を連通するとともに、第１弾性部材１１と第２弾性部材１２との間を流通する気体の流れに抵抗を付与する減衰通路４０を備えている。緩衝器１０は、ロアアーム３と車体Ｂとに連結され、ロアアーム３の回動軸Ａ２周りの回動に応じて、第１弾性部材１１を拡縮させるリンク部材５０を備えている。第２弾性部材１２は、リンク部材５０による第１弾性部材１１の拡張に応じて収縮し、リンク部材５０による第１弾性部材１１の収縮に応じて拡張する。第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２は、上下方向と交差する方向に並設されている。【選択図】図２

Description

本発明は緩衝器に関する。

特許文献１の空圧緩衝器は、空圧緩衝器本体と、出力軸と、密閉体と、減衰通路と、を備えている。空圧緩衝器本体は、両端にそれぞれ端部側から開口して気体が充填される圧力室を備えた筒状である。出力軸は、各圧力室内にそれぞれ移動自在に挿通されている。密閉体は、各圧力室の開口部を密閉状態で閉塞し、出力軸の外周に固着して出力軸の軸方向の移動を許容する構成である。減衰通路は、各圧力室を連通し、圧力室間を交流する気体の流れに抵抗を与える構成である。

この空圧緩衝器は、車両の車体に空圧緩衝器本体を連結し、車体に対して車輪を上下方向へ移動可能に支持するアッパーアームとロアアームとにそれぞれ出力軸を連結している。そして、空圧緩衝器は、出力軸が空圧緩衝器本体に対して上下動することで、一方の圧力室の容積が減少するとともに他方の圧力室の容積が拡大する。これにより、空圧緩衝器は、減衰通路によって圧力室間を交流する気体の流れに抵抗を与えることで、出力軸の上下動を抑制する減衰力を生じさせる。

特開２０１２−１７２８１７号公報

特許文獻１の空圧緩衝器は、上下方向を伸縮方向とするように、被制振対象である車体と、車輪との間に介装されている。すなわち、空圧緩衝器本体の軸方向が上下方向に沿う配置としつつ、各出力軸が上下方向に沿うようにそれぞれアッパーアーム及びロアアームに連結されている。このような空圧緩衝器を備える車両は、空圧緩衝器によって車室空間の下側で上下方向の嵩張りが生じてしまう。そのため、このような空圧緩衝器は、車室空間の広さの確保を妨げることになってしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、上下方向の嵩張りを抑えつつ、ばね上部材とばね下部材との相対回動を抑制する減衰力を得ることができる緩衝器を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の緩衝器は、車両のばね上部材と、ばね上部材に対して所定の回動軸周りに回動自在に設けられたばね下部材との間に取り付けられる。緩衝器は、第１弾性部材と、第２弾性部材と、減衰通路と、リンク部材と、を備えている。第１弾性部材は、内部に気体が充填され、拡縮自在に設けられている。第２弾性部材は、内部に気体が充填され、拡縮自在に設けられている。減衰通路は、ばね上部材又はばね下部材に接続され、第１弾性部材及び第２弾性部材を連通するとともに、第１弾性部材と第２弾性部材との間を流通する気体の流れに抵抗を付与する。リンク部材は、ばね下部材とばね上部材とに連結され、ばね下部材の回動軸周りの回動に応じて、第１弾性部材を拡縮させる。第２弾性部材は、リンク部材による第１弾性部材の拡張に応じて収縮し、リンク部材による第１弾性部材の収縮に応じて拡張する。第１弾性部材及び第２弾性部材は、上下方向と交差する方向に並設されている。

この緩衝器は、リンク部材が、ばね下部材の回動に応じて第１弾性部材を拡縮させる構成である。第２弾性部材は、リンク部材による第１弾性部材の拡張に応じて収縮し、リンク部材による第１弾性部材の収縮に応じて拡張する。このため、２つのガス室は、内部に充填された気体がそれぞれ膨張及び圧縮されて圧力差が生じ、減衰通路を流通する気体の流れを生じさせる。減衰通路は、流通する気体の流れに抵抗を付与する。緩衝器は、この抵抗力をばね上部材とばね下部材との相対回動を抑制する減衰力として作用させることができる。
その上で、第１弾性部材及び第２弾性部材は、上下方向と交差する方向に並設されている。そのため、緩衝器は、第１弾性部材及び第２弾性部材が上下方向に並設されている構成に比べて、上下方向の嵩張りを抑えることができる。

したがって、本発明の緩衝器は、上下方向の嵩張りを抑えつつ、ばね上部材とばね下部材との相対回動を抑制する減衰力を得ることができる。

本発明に係る緩衝器において、第２弾性部材は、ばね下部材とばね上部材とに挟まれ、ばね下部材の回動に応じて拡縮し得る。この場合、ばね下部材が回動するときに、第２弾性部材を積極的に拡縮させることができる。そのため、ばね上部材とばね下部材との相対回動を抑制する減衰力を、所望の大きさに高めることができる。

実施形態１に係る緩衝器を取り付けた車両の一部を模式的に示す図である。 図１の緩衝器及びその周辺を拡大して示す拡大図である。 図１の緩衝器において、車輪が基準位置よりも上方に移動した状態を説明する説明図である。 図１の緩衝器において、車輪が基準位置よりも下方に移動した状態を説明する説明図である。

本発明の緩衝器を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、上下方向及び左右方向は、緩衝器が取り付けられる車両における上下方向及び左右方向を意味しており、図１〜４にあらわれる向きを、そのまま上下方向、左右方向と定義する。

＜実施形態１＞
実施形態１の緩衝器１０は、図１，２に示すように、車両Ｖにおいて、車体Ｂと車輪Ｗとの間に取り付けられている。車両Ｖには、車体Ｂと車輪Ｗとの間に介在するように、サスペンション装置１が搭載されている。サスペンション装置１は、車輪Ｗを車体Ｂに対して上下方向へ移動可能に支持している。サスペンション装置１は、いわゆるダブルウィッシュボーン型であり、アッパアーム２と、ロアアーム３と、を備えている。アッパアーム２及びロアアーム３は、所定間隔をおいて平行となるように上下に並んで配置されている。サスペンション装置１は、車体Ｂと車輪Ｗとの間に設けられる懸架ばね（図示略）を備えている。懸架ばねは、車輪Ｗに対して車体Ｂを弾性支持する。

アッパアーム２及びロアアーム３は、それぞれ基端側が車体Ｂに設けられた回動軸Ａ１，Ａ２を中心として回動自在に、車体Ｂに支持されている。回動軸Ａ１，Ａ２は、前後方向に延びている。アッパアーム２及びロアアーム３は、それぞれ先端側が車輪Ｗ側のナックルＫに回動自在に接続されている。

本実施形態１において、車体Ｂは、「ばね上部材」の一例に相当する。車輪Ｗ、ナックルＫ、アッパアーム２、及びロアアーム３は、ばね上部材に対して所定の回動軸周りに回動自在に設けられた「ばね下部材」の一例に相当する。

緩衝器１０は、図１，２に示すように、第１弾性部材１１と、第２弾性部材１２と、バルブ部３０と、リンク部材５０と、を備えている。第１弾性部材１１は、例えば円筒形状をなす金属製のベローズとして構成されている。第１弾性部材１１には、図２に示すように、内部に気体が充填される第１ガス室Ｒ１が形成されている。第１弾性部材１１は、車両Ｖに取り付けられた状態において、軸方向の左端１１Ａが後述するリンク部材５０に接続され、軸方向の右端１１Ｂが後述するバルブ部３０に接続されている。第１弾性部材１１は、車体Ｂと車輪Ｗの上下方向の相対移動に伴い、後述するリンク部材５０を介して、上下方向と交差する方向（左右方向）に伸縮することで、内部の第１ガス室Ｒ１の容積が変化する。

第２弾性部材１２は、例えば、略円筒形状をなしたゴム製のローリングローブとして構成されている。第２弾性部材１２は、図２に示すように、内部に気体が充填される第２ガス室Ｒ２が形成され、拡縮自在に設けられている。第２弾性部材１２は、車両Ｖに取り付けられた状態において、左端１２Ａが後述するバルブ部３０に接続されている。第２弾性部材１２は、下端１２Ｂがロアアーム３の当接面部２３に当接し、上端１２Ｃが車体Ｂに設けられた回動当接部材２０に当接している。当接面部２３は、ロアアーム３の上端に一体的に形成された板状部分である。回動当接部材２０は、車体Ｂに設けられた回動軸Ａ３を中心として、回動自在に設けられている。回動当接部材２０は、車体Ｂに回動自在に取り付けられる取付部２１と、取付部２１と一体的に形成された平板状の当接部２２と、を備えている。第２弾性部材１２の上端１２Ｃは、回動当接部材２０の当接部２２に面接触している。第２弾性部材１２は、当接面部２３と回動当接部材２０とを介して、ロアアーム３と車体Ｂとによって挟まれている。

第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２は、図１，２に示すように、取付状態において、上下方向と交差する方向（ロアアーム３の延伸方向）に並設されている。第１弾性部材１１は、ロアアーム３の先端寄り（車輪Ｗ寄り）の位置に配置され、第２弾性部材１２は、基端寄り（回動軸Ａ２寄り）の位置に配置される。

バルブ部３０は、図１，２に示すように、第１弾性部材１１と第２弾性部材１２との間に配置され、ロアアーム３の所定部位（延伸方向の略中央位置）に固定されている。バルブ部３０には、図２に示すように、第１弾性部材１１の右端１１Ｂ、及び第２弾性部材１２の左端１２Ａが接続されている。これにより、バルブ部３０は、第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２を、上下方向と交差する方向（ロアアーム３の延伸方向）に直列に連結している。

バルブ部３０は、図２に示すように、減衰通路４０を備えている。減衰通路４０は、第１ガス室Ｒ１及び第２ガス室Ｒ２を連通するとともに、第１ガス室Ｒ１と第２ガス室Ｒ２との間を流通する気体の流れに抵抗を付与する。減衰通路４０は、第１減衰通路４１と、第２減衰通路４２と、を有している。第１減衰通路４１は、第１ガス室Ｒ１から第２ガス室Ｒ２への気体の流れを許容してその反対の流れを阻止する逆止弁４１Ａと、流通する気体の流量を制御する流量制御弁４１Ｂと、を具備している。第２減衰通路４２は、第２ガス室Ｒ２から第１ガス室Ｒ１への気体の流れを許容してその反対の流れを阻止する逆止弁４２Ａと、流通する気体の流量を制御する流量制御弁４２Ｂと、を具備している。

リンク部材５０は、図１，２に示すように、ロアアーム３と車体Ｂとに連結され、ロアアーム３の回動軸Ａ２周りの回動に応じて、第１弾性部材１１を拡縮させる機構である。リンク部材５０は、第１リンク５１と、第２リンク５２と、第３リンク５３と、を備えている。第１リンク５１、第２リンク５２、及び第３リンク５３は、アーム状に形成されている。第１リンク５１の一端（図１，２では上端）は、車体Ｂに形成された延出部Ｂ１の先端に、回動自在に連結されている。延出部Ｂ１は、車体Ｂにおける車輪Ｗ側（回動当接部材２０が取り付けられる部位よりも車輪Ｗ側）において、下方に延出している。第１リンク５１と延出部Ｂ１との連結部は、延出部Ｂ１に対する第１リンク５１の回動軸Ａ４となっている。第１リンク５１の他端（図１，２では下端）は、第２リンク５２及び第３リンク５３に、回動自在に連結されている。

第２リンク５２の一端（図１，２では下端）は、ロアアーム３の所定部位（バルブ部３０とナックルＫとの間の部位）に、回動自在に連結されている。第２リンク５２とロアアーム３との連結部は、ロアアーム３に対する第２リンク５２の回動軸Ａ５となっている。第２リンク５２の他端（図１，２では上端）は、第１リンク５１の他端、及び第３リンク５３の一端に、回動自在に連結されている。

第３リンク５３の一端（図１，２では左端）は、図２に示すように、第１リンク５１の他端、及び第２リンク５２の他端に、回動自在に連結されている。第３リンク５３の他端（図２では右端）は、第１弾性部材１１の左端１１Ａに接続されている。第３リンク５３の一端と、第１リンク５１の他端と、第２リンク５２の他端との連結部は、各リンクの回動軸Ａ６となっている。

ロアアーム３が回動軸Ａ２周りに回動すると、回動軸Ａ５と回動軸Ａ４との距離が変化する。これにより、第１リンク５１と第２リンク５２とによってなす角度が変化し、回動軸Ａ６の位置が左右方向に変化する。そのため、第３リンク５３が左右方向に移動することになり、ロアアーム３の回転運動が第３リンク５３の左右方向の直線運動に変換される。

次に、実施形態１の緩衝器１０の作用について説明する。
図２に示す緩衝器１０は、車輪Ｗが車体Ｂに対して所定の基準位置（上下方向に移動してない位置）にあり、第１ガス室Ｒ１と第２ガス室Ｒ２と間で圧力差が生じてない平衡状態を示している。この状態では、第１ガス室Ｒ１と第２ガス室Ｒ２との間で気体は流通しておらず、減衰力は発生していない。

図３に示すように、車輪Ｗが車体Ｂに対して基準位置から上方に移動した場合、ロアアーム３は、回動軸Ａ２周りに上方に向かって回動する。すると、回動軸Ａ５が回動軸Ａ４に近づき、第１リンク５１と第２リンク５２とによってなす角度が平衡状態よりも小さくなり、回動軸Ａ６の位置が左方向に移動する。これにより、第３リンク５３が左方向に移動し、ロアアーム３の回転運動が第３リンク５３の左方向への直線運動に変換される。第３リンク５３が左方向に移動すると、第１弾性部材１１が左右方向に伸長して、第１ガス室Ｒ１の容積が増大する。第１ガス室Ｒ１は、内部の気体が膨張して圧力が低下する。

第１ガス室Ｒ１内の圧力が低下すると、第１ガス室Ｒ１と第２ガス室Ｒ２との間で圧力差が生じて、減衰通路４０を介して第２ガス室Ｒ２から第１ガス室Ｒ１へ流通する気体の流れが生じる。ここで、第２弾性部材１２が当接面部２３と回動当接部材２０とによって挟まれているため、ロアアーム３が回動軸Ａ２周りに上方に向かって回動すると、当接面部２３と回動当接部材２０との間隔が平衡状態よりも狭くなる。そのため、第２弾性部材１２の収縮を促し、減衰通路４０を介して第２ガス室Ｒ２から第１ガス室Ｒ１へ流通する気体の流れを積極的に生じさせる。気体は、第２減衰通路４２を通過して、第２ガス室Ｒ２から第１ガス室Ｒ１へ流通する。一方、第１減衰通路４１は、逆止弁４１Ａが閉塞するので気体の流通は生じない。これにより、第２減衰通路４２の流量制御弁４２Ｂによる減衰力が生じ、車体Ｂに対する車輪Ｗの上方への相対移動が抑制される。

一方で、図４に示すように、車輪Ｗが車体Ｂに対して基準位置から下方に移動した場合、ロアアーム３は、回動軸Ａ２周りに下方に向かって回動する。すると、回動軸Ａ５が回動軸Ａ４から遠ざかり、第１リンク５１と第２リンク５２とによってなす角度が平衡状態よりも大きくなり、回動軸Ａ６の位置が右方向に移動する。これにより、第３リンク５３が右方向に移動し、ロアアーム３の回転運動が第３リンク５３の右方向への直線運動に変換される。第３リンク５３が右方向に移動すると、第１弾性部材１１が左右方向に収縮して、第１ガス室Ｒ１の容積が減少する。第１ガス室Ｒ１は、内部の気体が収縮して圧力が増大する。

第１ガス室Ｒ１内の圧力が増大すると、第１ガス室Ｒ１と第２ガス室Ｒ２との間で圧力差が生じて、減衰通路４０を介して第１ガス室Ｒ１から第２ガス室Ｒ２へ流通する気体の流れが生じる。具体的には、気体が第１減衰通路４１を通過して、第１ガス室Ｒ１から第２ガス室Ｒ２へ流通する。一方、第２減衰通路４２は、逆止弁４２Ａが閉塞するので気体の流通は生じない。これにより、第１減衰通路４１の流量制御弁４１Ｂによる減衰力が生じ、車体Ｂに対する車輪Ｗの下方への相対移動が抑制される。

緩衝器１０は、リンク部材５０の構成を変更することで、車体Ｂに対する車輪Ｗの相対移動を抑制する減衰力の大きさを調整することができる。例えば、第１リンク５１、第２リンク５２、及び第３リンク５３の延伸方向の長さを変更することで、第１弾性部材の拡縮の程度を変更することができ、緩衝器１０によって生じさせる減衰力の大きさを調整することができる。

以上より、実施形態１の緩衝器１０によると、リンク部材５０が、ロアアーム３の回動に応じて第１弾性部材１１を拡縮させる構成である。第２弾性部材１２は、リンク部材５０による第１弾性部材１１の拡張に応じて収縮し、リンク部材５０による第１弾性部材１１の収縮に応じて拡張する。このため、２つのガス室（第１ガス室Ｒ１及び第２ガス室Ｒ２）は、内部に充填された気体がそれぞれ膨張及び圧縮されて圧力差が生じ、減衰通路４０を流通する気体の流れを生じさせる。減衰通路４０は、流通する気体の流れに抵抗を付与する。緩衝器１０は、この抵抗力を車体Ｂとロアアーム３との相対回動を抑制する減衰力として作用させることができる。
その上で、第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２は、上下方向と交差する方向（ロアアーム３の延伸方向）に並設されている。そのため、緩衝器１０は、第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２が上下方向に並設されている構成に比べて、上下方向の嵩張りを抑えることができる。

したがって、実施形態１の緩衝器１０は、上下方向の嵩張りを抑えつつ、ロアアーム３と車体Ｂとの相対回動を抑制する減衰力を得ることができる。

また、実施形態１の緩衝器１０は、第２弾性部材１２が、ロアアーム３と車体Ｂとに挟まれ、ロアアーム３の回動に応じて拡縮する。これにより、ロアアーム３が回動するときに、第２弾性部材１２を積極的に拡縮させることができる。そのため、車体Ｂとロアアーム３との相対回動を抑制する減衰力を、所望の大きさに高めることができる。

本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態１に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施形態１では、第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２が、取付状態において、ロアアーム３の延伸方向に並設されていたが、上下方向と交差する方向であればその他の配置であってもよい。例えば、第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２は、ロアアーム３の延伸方向と交差する方向（図１，２において紙面に直交する方向等）に並設されていてもよい。
（２）実施形態１では、第１弾性部材１１が、ベローズとして構成されていたが、ローリングローブ等の他の形態の部材であってもよい。第１弾性部材１１の材質は、金属製であったが、ゴム、樹脂等のその他の材質であってもよい。また、第２弾性部材１２が、ローリングローブとして構成されていたが、ベローズ等の他の形態の部材であってもよい。また、第２弾性部材１２の材質は、ゴム製であったが、金属、樹脂等のその他の材質であってもよい。
（３）実施形態１では、第２弾性部材１２がロアアーム３と車体Ｂとに挟まれており、第１弾性部材１１の伸長時に第２弾性部材１２を積極的に収縮させる構成であった。しかしながら、リンク部材５０と同様のリンク部材を用いて、第２弾性部材１２を拡縮させてもよい。このような構成の緩衝器は、例えば、トラックのシャーシと荷台との間に設けられ、シャーシの上下方向への移動において、減衰力を生じさせるサスペンション装置として利用することができる。
（４）実施形態１では、第２弾性部材１２が、ロアアーム３と車体Ｂとに挟まれる構成であったが、このような構成を設けなくてもよい。
（５）実施形態１では、バルブ部３０が、ロアアーム３に固定されていたが、車体Ｂに固定されていてもよい。
（６）実施形態１では、減衰通路４０が、第１減衰通路４１と、第２減衰通路４２と、を有していたが、１つの減衰通路によって構成されていてもよい。減衰通路は、例えば、第１ガス室から第２ガス室に流通する気体の流れ、又は第２ガス室から第１ガス室に流通する気体の流れに抵抗を付与し、他方の気体の流れには抵抗を付与しない構成である。
（７）実施形態１では、リンク部材５０が、ロアアーム３と車体Ｂとに連結していたが、アッパアーム２と車体Ｂとに連結する構成であってもよい。
（８）実施形態１では、リンク部材５０が、３つのアーム状のリンクによって構成されていたが、ロアアーム３の回動に応じて第１弾性部材１１を拡縮させる機構であれば、その他の機構であってもよい。
（９）実施形態１では、アッパアーム２及びロアアーム３は、それぞれ車両の前後方向に延びる形態の回動軸Ａ１，Ａ２周りに回動自在に設けられていたが、左右方向、斜め方向等の回動軸周りに回動自在であってもよい。
（１０）実施形態１では、サスペンション装置１が、いわゆるダブルウィッシュボーン型である例を示したが、リンク部材５０が連結するサスペンションアームが車体Ｂに対して回動自在に設けられる構成であれば、その他の構成であってもよい。

１…サスペンション装置、２…アッパアーム、３…ロアアーム（ばね下部材）、１０…緩衝器、１１…第１弾性部材、１１Ａ…左端、１１Ｂ…右端、１２…第２弾性部材、１２Ａ…左端、１２Ｂ…下端、１２Ｃ…上端、２０…回動当接部材、２１…取付部、２２…当接部、２３…当接面部、３０…バルブ部、４０…減衰通路、４１…第１減衰通路、４１Ａ…逆止弁、４１Ｂ…流量制御弁、４２…第２減衰通路、４２Ａ…逆止弁、４２Ｂ…流量制御弁、５０…リンク部材、５１…第１リンク、５２…第２リンク、５３…第３リンク、Ａ１〜Ａ６…回動軸、Ｂ…車体（ばね上部材）、Ｂ１…延出部、Ｋ…ナックル、Ｒ１…第１ガス室、Ｒ２…第２ガス室、Ｖ…車両、Ｗ…車輪

Claims (2)

1. 車両のばね上部材と、前記ばね上部材に対して所定の回動軸周りに回動自在に設けられたばね下部材との間に取り付けられる緩衝器であって、
   内部に気体が充填され、拡縮自在に設けられた第１弾性部材と、
   内部に気体が充填され、拡縮自在に設けられた第２弾性部材と、
   前記ばね上部材又は前記ばね下部材に接続され、前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材を連通するとともに、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材との間を流通する気体の流れに抵抗を付与する減衰通路と、
   前記ばね下部材と前記ばね上部材とに連結され、前記ばね下部材の前記回動軸周りの回動に応じて、前記第１弾性部材を拡縮させるリンク部材と、
   を備えており、
   前記第２弾性部材は、前記リンク部材による前記第１弾性部材の拡張に応じて収縮し、前記リンク部材による前記第１弾性部材の収縮に応じて拡張し、
   前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材は、上下方向と交差する方向に並設されていることを特徴とする緩衝器。
2. 前記第２弾性部材は、前記ばね下部材と前記ばね上部材とに挟まれ、前記ばね下部材の回動に応じて拡縮することを特徴とする請求項１記載の緩衝器。

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