JP2022533062A - 自動車油圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

自動車油圧緩衝器は、圧力シリンダ、補助リザーバ、およびピストンアセンブリを含み、上記ピストンアセンブリは、その上面および下面における複数の横断フローポートを含む環状ピストンと、ピストンシャフトと、上記ピストンが油圧液を通って進行するとき、上記圧力シリンダ内の油圧液の流れに抵抗力を働かせるのに好適な、上記フローポートを部分的または全体的に被覆する、上記ピストンの両面におけるシムスタックと、を含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車サスペンションシステムのための緩衝器に関する。より詳細には、本発明は、新規のピストンアセンブリを伴う油圧緩衝器に関する。

移動車輪車両は、様々な道路条件（例えば、隆起、くぼみ、障害物）の影響下にあり、車両の車輪のうちの少なくとも１つが、車両の進行方向に垂直にシフトされる。移動車輪車両はまた、様々な運転状況（例えば、加速、減速、カーブ）の影響下にあり、車両の車体質量が、その車輪に対して上または下にシフトされる。車両の車輪または車体の垂直シフトは、車両の安全性（すなわち、車両の道路掌握、安定性、およびステアリング有効性）、および車両のユーザの快適レベルに影響を及ぼす。

緩衝器は、車両の車輪と車体との間に接続されている（すなわち、平行または同心円状に設置される）、スプリングと併せて車両のサスペンションシステムにおいて使用される。車両の車輪と車体との間の相対的な線形変位は、サスペンションスプリングおよび平行または同心円緩衝器の圧縮／抽出およびリバウンドを誘発する。スプリングの寸法および剛性は、相対的な車輪－車体変位の振幅を決定するが、緩衝器の設計は、許容速度および上記変位の振動を決定する。

先行技術の緩衝器は、圧力シリンダおよびピストンアセンブリからなり、環状ピストンは、複数のフローポートを含み、またピストンの両方の面（すなわち、圧縮面およびリバウンド面）におけるスタック配置にある可撓性シム（「シムスタック」とも称される）が、ピストンシャフトの一方の端に装着され、上記圧力シリンダによって含有される油圧液を通って移動する。上記ピストンシャフトの他方の端は、サスペンション部材を介して車輪に装着され（すなわち、車輪変位に従う）、上記圧力シリンダの遠位端は、車両の車体に装着される。

緩衝器のシリンダ内のピストンの変位は、上記ポートを部分的に被覆する（上述したシムスタックの）可撓性シムの縁を偏向させながら、上記ピストンのポートを通って流れる油圧液によって誘発されるドラグ力によって抑えられる。この様式では、変化する道路および運転条件によって及ぼされる衝撃エネルギーの一部分は、熱へと変換され、この熱は、油圧液からシリンダのシェルへ伝達され、そこから周囲環境へ消散する。異なる車輪－車体変位振幅および速度における流量特性は、緩衝器の減衰特性、および相応に、特定の車両への（すなわち、それらの重量、設計、および用途に従って）緩衝器の適合性を決定する。車両の大半は、複数の運転条件（すなわち、高速道路でオフロード車両を運転すること、または中程度に未舗装の道をファミリーカーで走行すること）を経験するため、特定の車両のための緩衝器の選択は、典型的には、その主な用途および運転条件を考慮しており、可能性はあるがあまり一般的ではない他の状況については妥協している。したがって、オフロード走行のために設計された車両には、通常、市街地および高速道路走行を意図したものとは非常に異なる特性の緩衝器が取り付けられる。

現在、市場は、様々な外形、異なる直径（例えば、２インチ、２．４インチ、２．５インチ、および３インチと様々である）を有するピストンポート、様々な形状、場所、および可制御性の可撓性シム、ピストンおよびピストンシャフトを通るバイパス流路、ならびに内部および外部リザーバを有するモノチューブおよびデュアルチューブシリンダを含む、幅広い範囲の緩衝器を提供している。しかしながら、複数のタイプの緩衝器を設計する必要性は、応用の限られている高価な緩衝器を結果としてもたらす。したがって、より汎用性が高く、多様な運転条件を通して良好な緩衝能力を提供することができる緩衝器を提供することが非常に望ましい。

本発明の目的は、広範な運転および道路条件のために柔軟な減衰能力を提供する新規の緩衝器を提供することである。

本発明の別の目的は、様々な車両モデルおよび応用に好適な、複数の設計バリーションを可能にするモジュラ設計の緩衝器を提供することである。

本発明の別の目的は、蓄熱を低減することを許し、先行技術と比較して長いサービス寿命を結果としてもたらす緩衝器を提供することである。本発明の他の目的および利点は、説明が進むにつれて明らかになるものとする。

圧力シリンダ、補助リザーバ、およびピストンアセンブリを含む、自動車油圧緩衝器であって、上記ピストンアセンブリは、
ａ．環状ピストンであって、その上面および下面における複数の横断フローポートを含み、
ｉ）上記ピストンの上面は、非対称的に構築される、ピストンの周囲に位置する丸みを帯びた三角形様の成形空洞からなる、圧縮フローポートの対を備え、さらに、上記空洞の末端のうちの１つの近くに円形開口部を備え、この円形開口部が、対になる圧縮フローポートの対応する円形開口部に面しており、上記上面は、上記ピストンの底面から出ているリバウンドフローポートの円形開口部をさらに備え、ブリード流路がピストンの全厚を通過しており、
ｉｉ）上記ピストンの底面は、丸みを帯びた細長の空洞からなる、上記ピストンの円周に位置する３つのリバウンドフローポートを備え、空洞が、上記空洞の境界を越え、上面を通って横断する円形開口部をさらに有し、上記底面は、上面から出る圧縮フローポートの３つの円形開口部の端をさらに備え、ブリード流路がピストンの全厚を通過している、環状ピストンと、
ｂ．ピストンシャフトと、
ｃ．上記ピストンが油圧液を通って進行するとき、上記圧力シリンダ内の油圧液の流れに抵抗力を働かせるのに好適な、フローポートを部分的または完全に被覆する、上記ピストンの両面におけるシムスタックと、を含む、自動車油圧緩衝器。

１つの実施形態において、緩衝器は、３対の圧縮フローポートを有する。別の実施形態において、緩衝器は、３つのリバウンドフローポートを有する。さらなる実施形態において、緩衝器は、少なくとも２つのブリード流路を有する。

本発明によると、ピストンの全高以内で、成形空洞の高さは、円形開口部の高さよりも大きい。成形空洞における開口部は、丸みを帯びた形状のものであり、すなわち、図面の説明から明らかであるように、真っすぐの角のある形状ではない。したがって、１つの実施形態において、ピストンの圧縮（上）側に面する成形空洞は、実質的に円形の、角の丸くなった三角形形状を有する。

成形空洞は、上記ピストンの周囲に位置する対で配置される。１つの実施形態において、ピストンのリバウンド（底）側に面する成形空洞は、細長の形状を有し、それらの境界を越える円形開口部を有する。１つの実施形態によると、細長の形状は、楕円である。

本発明の実施形態において、圧力シリンダへの補助リザーバ接続の直径は、およそピストンシャフトの直径である。

本発明の実施形態に従う、組み立てられた緩衝器の断面図を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に従う、ピストン圧縮面を概略的に示す図である。 図２のピストンのピストンリバウンド面を概略的に示す図である。 （ａ）～（ｃ）は、それぞれＢＢ面およびＣＣ面に沿って取られた、図２および図３のピストンの断面図である。 図２の圧縮面を示す、図２および図３のピストンの斜視図である。 本発明の１つの実施形態に従う、緩衝器シリンダアセンブリの分解立体図である。

本発明は、油圧液を含有する圧力シリンダ、圧力シリンダに沿ったピストンアセンブリの線形変位の結果として上記油圧液の一部分が行き来する補助リザーバを含む、自動車油圧緩衝器に関する。

図１は、本発明の１つの実施形態に従う組み立てられた緩衝器の断面図を示し、緩衝器１００は、図２および図３に詳細に説明される複数の横断フローポート１２０を備えた環状ピストン１１０、ピストンの底面１４０における圧縮シムスタック１３０（この特定の例証的な実施形態においては、３つのシムからなる）、およびピストンの上面１６０におけるリバウンドシムスタック１５０を含む。ピストン１１０ならびにシムスタック１３０および１５０は、補助リザーバ（図示されない）への流出口１９０を有する圧力シリンダ１８０の内側に位置するピストンシャフト１７０の一方の端を受容するのに好適な中央穴を備え、中央ホーム２０１が図２に示されている。

図２は、本発明の１つの実施形態に従うピストンの上面図であり、上記ピストンの上面は、ピストン１１０の周囲に位置する３対の圧縮フローポート２１０を伴って示される。図で容易に見られるように、フローポート２１０は、非対称的に構築され、驚くべきことに、この非対称性が、緩衝器の向上した性能を提供することに重要であることが分かっている。圧縮フローポート２１０は、図１のピストンの上面１６０に面する丸みを帯びた三角形様の成形空洞２２０と、上記空洞の末端のうちの１つの近くの円形開口部２３０を備え、この円形開口部２３０は、対になる圧縮フローポート２１０（明白性のため図では２１０’として示される）の対応する円形開口部２３０に面している。この設計は、圧力が、圧縮フローポート２１０の円筒開口部２２０を部分的に被覆する、図１の圧縮シムスタック１３０の第１のシムを偏向させるのに十分に高くなるまで、迅速に流れ、空洞２２０内および円筒開口部２３０内に蓄積する、少量の油圧液の圧縮による初期減衰を可能にする。例えば、高い車両速度での小さい道路障害物は、小さいが、迅速な、ピストン１１０の変位を結果としてもたらすことになる。さらには、開口部２３０の直径は、以下に論じられるブリード穴２４０の直径のように、匹敵する先行技術ピストンよりも小さく作製され得る。さらに、本発明のいくつかの実施形態においては、２つのブリード穴２４０のみを提供することで十分であり、上記ブリード穴の実際の数は、緩衝器の動作の所望の平滑性に適合され得る。

図２は、リバウンドフローポートの３つの円形開口部３３０（図３に示される）の端、および、本発明のこの特定の実施形態においては、低速度変位（例えば、車両がパーキング傾斜路をゆっくり登る）の間の流体の自由流れを可能にする３つのブリード流路２４０を示す。

図３は、本発明の実施形態のピストンの底面図であり、ピストンの底面１４０（図１）は、空洞３２０の境界を越え、図２に示されるような上面へと横断する円形開口部３３０をさらに有する丸みを帯びた細長の空洞３２０からなる、ピストン１１０の円周に位置する３つのリバウンドフローポート３１０を伴って示される。空洞および開口部のこのような配置は、圧力が、リバウンドシムスタック１５０の第１のシム（リバウンドフローポート３１０の円筒開口部３２０を部分的に被覆する）を偏向させるのに十分に高くなるまで、迅速に流れ、空洞３２０および円形開口部３３０内に蓄積する、少量の油圧液の圧縮による初期減衰を可能にする。

図３はまた、圧縮フローポートの３つの円形開口部（図２に示される）の端、および、低速度変位の間の自由流れを可能にする３つのブリード流路２４０を示す。

図４（ｂ）は、ＢＢ面に沿って取られた図４（ａ）のピストンの断面図であり、図４（ｃ）は、ＣＣ面に沿って取られた図４（ａ）のピストンの断面図である。これらの断面図における数表示は、図２および図３と同じである。

図５は、中央穴２０１が取り除かれた状態の、図２および図３のピストンの斜視図を示し、ピストンに提供される開口部の３次元性を例証するために提供される。

本発明の緩衝器の構造は、異なる状況を考慮に入れる。例えば、大きな隆起を通過する車両の車輪の初期の高速リバウンド（すなわち、緩衝器の柔らかい反応）は、低い車両速度での連続的な柔らかい反応（すなわち、ブリード流路２４０を通る油圧液自由流れ）、または高い車両速度での硬い反応（フローポートを通る制限された流れ）のいずれかが後に続き得る。

本発明の緩衝器の前述の圧縮およびリバウンド反応は、高精細反応も可能にし、すなわち、高い車両速度での大きい障害物に対する初期反応は、柔らかく（すなわち、上記ピストンを通る、および補助リザーバ１６０への、限られた量の流体の高流量）、変位が続くと、反応はより硬くなる（すなわち、ピストンのフローポート２１０または３１０を通る、および補助リザーバ１６０への、流れに対するより高い抵抗力）。さらには、複数の流路を通じた高精細反応は、熱分配を改善し、蓄熱を低減し、故に、緩衝器の改善されたサービス寿命に貢献する。

図４は、本発明の１つの実施形態に従う、緩衝器４００の分解立体図である。緩衝器４００は、シャフト４０１、下底４０２、カバー４０３、封止部４０４、底プラット４０５、ピストン４０６、円筒ハウジング４０７、スナップリング４０８、平座金４０９、および締付けナット４１０を含む。いくつかの必須ではない要素は示されない。図４に示される緩衝器アセンブリは、典型的なアセンブリであるが、当業者によって理解されるように、当然ながら、この構造に対する多くの変異形が提供され得る。

表１は、異なるタイプのサスペンションおよび異なる重量の車両と併せて使用されるときの、図２および図３のピストンのための異なるパラメータを例証する。各シムスタック（時に、「ピラミッド」とも称される）は、この例では、１．６インチの直径を有するシムで始まり、直径が減少していく少なくとも６つのシムが後に続く。

本発明の緩衝器のモジュラ設計は、緩衝器製造業者が、単一のピストンを伴い、また広範の車両モデルおよび応用に好適な複数の任意選択のシムスタック配置を伴う、緩衝器の１つの共通モデルを生産することを可能にする。異なる目的のために異なるシムスタックを設計することは、当該技術分野において周知であり、したがって、簡潔性の目的のために本明細書では論じられない。

本発明の実施形態は、例証を用いて説明されているが、本発明が、請求項の範囲を超えることなく、多くの変異形、修正、および適合を伴って実行され得ることを理解されたい。

Claims (11)

1. 圧力シリンダ、補助リザーバ、およびピストンアセンブリを含む、自動車油圧緩衝器であって、前記ピストンアセンブリは、
   ａ．環状ピストンであって、その上面および下面における複数の横断フローポートを含み、
   ｉ）前記ピストンの前記上面は、非対称的に構築される、前記ピストンの周囲に位置する丸みを帯びた三角形様の成形空洞からなる、圧縮フローポートの対を備え、さらに、前記空洞の末端のうちの１つの近くに円形開口部を備え、前記円形開口部が、対になる前記圧縮フローポートの対応する円形開口部に面しており、前記上面は、前記ピストンの前記底面から出ているリバウンドフローポートの円形開口部をさらに備え、ブリード流路が前記ピストンの全厚を通過しており、
   ｉｉ）上記ピストンの上記底面は、丸みを帯びた細長の空洞からなる上記ピストンの円周に位置する３つのリバウンドフローポートを備え、前記空洞が、前記空洞の境界を越え、前記上面を通って横断する円形開口部をさらに有し、前記底面は、前記上面から出る前記圧縮フローポートの３つの円形開口部の端をさらに備え、ブリード流路が前記ピストンの全厚を通過している、環状ピストンと、
   ｂ．ピストンシャフトと、
   ｃ．前記ピストンが油圧液を通って進行するとき、前記圧力シリンダ内の油圧液の流れに抵抗力を働かせるのに好適な、前記フローポートを部分的または完全に被覆する、前記ピストンの両面におけるシムスタックと
   を含む、自動車油圧緩衝器。
2. ３対の圧縮フローポートを有する、請求項１に記載の緩衝器。
3. ３つのリバウンドフローポートを有する、請求項１に記載の緩衝器。
4. 少なくとも２つのブリード流路を有する、請求項１に記載の緩衝器。
5. 前記ピストンの全高以内で、前記成形空洞の高さは、前記円形開口部の高さよりも大きい、請求項１に記載の緩衝器。
6. 前記成形空洞における前記開口部は、円形形状のものである、請求項１に記載の緩衝器。
7. 前記ピストンの前記圧縮（上）側に面する前記成形空洞は、実質的に円形の、角の丸くなった三角形形状を有する、請求項１に記載の緩衝器。
8. 前記成形空洞は、前記ピストンの周囲に位置する対で配置される、請求項７に記載の緩衝器。
9. 前記ピストンの前記リバウンド（底）側に面する前記成形空洞は、細長の形状を有し、それらの境界を越える円形開口部を有する、請求項１に記載の緩衝器。
10. 前記細長の形状は、楕円である、請求項１に記載の緩衝器。
11. 前記圧力シリンダへの前記補助リザーバ接続の直径は、およそ前記ピストンシャフトの直径である、請求項１に記載の緩衝器。

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