JP2899714B2

JP2899714B2 - 緩衝装置

Info

Publication number: JP2899714B2
Application number: JP2138565A
Authority: JP
Inventors: 誠喜田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JPH0434235A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は緩衝装置に関し、特に、車両の懸架装置にお
いてショックアブソーバとして使用するのに適する緩衝
装置に関する。

（従来の技術）シリンダと、該シリンダ内を２つの液室に仕切るピス
トンであって前記２つの液室間に液体を互いに逆向きに
流す２組のポートを有するピストンと、外径の異なる複
数の板ばね製の、前記２組のポートのそれぞれを開閉す
る弁体であって外径の大きいものから順繰りに重ね合わ
せ、外径の一番大きいものを前記ピストンに接触させた
複数の弁体と、これら弁体のたわみを全体として拘束す
るストッパとを備える緩衝装置がある（実開昭58−1355
38号公報）。

この緩衝装置において、外径の異なる複数の弁体を重
ね合わせているのは、ピストン速度が最も遅いとき、外
径の一番大きな弁体の外周縁をたわませ、その後、ピス
トン速度が速くなるにつれ、前記弁体の外周縁ばかりで
なくそのほぼ全体と、この弁体に隣接する、外径の二番
目に大きな弁体とをたわませるようにし、これによって
広い速度範囲で減衰力を発生する必要性に基づく。この
場合、複数の弁体は一体的に機能するため、そのばね定
数すなわち曲げ剛性は全体として実質的に１つ定まり、
減衰力特性は線形である。

（発明が解決しようとする課題）車両の懸架装置のショックアブソーバは、ピストンの
低速域では操縦性を確保すべく高めの減衰力を発生し、
ピストンの中速域では乗心地を確保すべく低めの減衰力
を発生することが好ましいが、前記緩衝装置では、ばね
定数が実質的に１つであるため、前記のような特性の異
なる減衰力は得られない。

ピストンにオリフィスを設け、ピストンの低速域での
減衰力をオリフィスで発生させることもあるが、このも
のでは減衰力がオリフィスの面積によって大きく変化す
るため、オリフィスの製造上のばらつきにより、減衰力
が緩衝装置毎にばらついてしまう。また、オリフィスを
設けた場合、発生する減衰力は液体の速度の２乗に比例
するため、その特性は非線形となる。

したがって本発明の目的は、ピストン速度によって異
なる傾向の線形特性の減衰力を発生でき、しかも製造上
のばらつきの影響を可及的に排除できる緩衝装置を提供
することにある。

（課題を解決するための手段）本発明に係る緩衝装置は、シリンダと、該シリンダ内
を２つの液室に仕切る部材であって前記２つの液室間に
液体を互いに逆向きに流す２組のポートを有する仕切部
材と、外径の異なる少なくとも２枚の板ばね製の、前記
２組のポートのうちの一方を開閉する弁体であって外径
の一番大きな弁体、次に大きな弁体のように外径の大き
いものから順繰りに重ね合せ、外径の一番大きな前記弁
体を前記仕切部材に接触させた少なくとも２枚の弁体
と、これら弁体のうち外径の一番小さな弁体を除くその
他の弁体のたわみをそれぞれ拘束するストッパであって
前記仕切部材から所定の距離に保たれた、前記その他の
弁体と同数のストッパ部を有するストッパとを含む。隣
接する２枚の前記弁体のうち外径の大きい方の弁体は、
小さい外径の弁体に液体を導く孔を有する。前記ストッ
パは、隣接する２枚の前記弁体のうち外径の小さい方の
弁体の外周から流れ出た液体を流す孔を有する。隣接す
る２枚の前記弁体のうち外径の大きい方の弁体は、小さ
い外径の弁体がたわむようになったとき、前記ストッパ
の対応するストッパ部に突き当たって不変のたわみ状態
に保たれる。

（作用および効果）ピストンの低速域では、外径の一番大きな弁体の外周
縁がたわみ、この際の抵抗によって減衰力を発生する。
ピストン速度が速くなると、外径の一番大きな弁体のほ
ぼ全体がたわんでストッパの対応するストッパ部に突き
当たり、この弁体は不変のたわみ状態に保たれる。その
後、外径の一番大きな弁体の孔から外径の二番目に大き
な弁体に向けて流れ出る液体の圧力によって、外径の二
番目に大きな弁体がたわみ始め、減衰力を発生する。外
径の二番目に大きな弁体の外周から流れ出た液体はスト
ッパの孔を通って流れる。弁体の数量が３枚以上である
場合、隣接する２枚の弁体間に、順次、前記と同様の操
作が行われる。

隣接する２枚の弁体のうち外径の大きい方の弁体が小
さい外径の弁体に液体を導く孔を有し、また、隣接する
２枚の弁体のうち外径の小さい方の弁体の外周から流れ
出た液体を流す孔をストッパが有するため、ピストン速
度の増加に伴い外径の大きい方の弁体がストッパの対応
するストッパ部に突き当っても、小さい外径の弁体はピ
ストン速度に応じた液圧によってたわむことができる。
その結果、隣接する２枚の弁体のうち外径の大きい方の
弁体がストッパのストッパ部に突き当って不変のたわみ
状態になるまでに発生する減衰力の特性と、小さい外径
の弁体がたわむことによって発生する減衰力の特性とは
共に線形であり、両弁体を同じ材料で同じ厚みに形成し
た場合であっても、弁体の外径が異なることに起因する
曲げ剛性の違いにより、異なる傾向を呈することとな
る。

ストッパのストッパ部が仕切部材から所定の距離に保
たれているため、少なくとも２枚の弁体のうち外径の最
も小さい弁体を除くその他の弁体がストッパ部に突き当
たって不変のたわみ状態に保たれたとき、その弁体の有
効流路面積は一定に保たれる。したがって、流量と速度
とは比例関係を保ち、発生する減衰力はこの場合も線形
となる。このように、得られる減衰力特性が安定してお
り、意図する特性を得ることが容易である。

オリフィスを流れる液体の抵抗は液体の速度の二乗に
比例するため、もともと流路面積の小さいオリフィスの
場合には、オリフィスに製作上のばらつきが生ずると、
そのばらつきによって液体の速度が直ちに変わり、減衰
力がその速度の二乗に比例してばらつく。一方、板ばね
の弁体をたわませる際の抵抗は液体の速度に比例する。
液体の速度は有効流路面積に関係し、有効流路面積は弁
体の外径によって定まるが、オリフィスに比べて十分大
きな外径にわずかな製作上のばらつきが生じても、有効
流路面積は実質的に一定である。その結果、液体の速度
には変化がなく、減衰力は実質的に一定に保たれる。こ
のように、オリフィスを備えない本発明では、弁体の製
作上の誤差の影響を排除できる。

複数の弁体の曲げ剛性を適当に選定することにより、
ピストンの低速域では高めの減衰力、ピストンの中速域
では低めの減衰力というように、異なる特性の減衰力を
発生できることから、使用目的に適した減衰力を得るこ
とができる。したがって、本発明に係る緩衝装置を、車
両の懸架装置のショックアブソーバとして使用すれば、
ローリング初期の減衰不良や中高速走行時の乗心地の悪
化のような事態を解消できる。

（実施例）第１図に示す緩衝装置は、シリンダ10と、シリンダ10
内を２つの液室12、14に仕切る部材16と、板ばね製の弁
体18、20、22と、ストッパ24とを含む。

仕切部材16は、図示の実施例では、ピストンであっ
て、ピストンロッド26にナット28によって結合されてい
る。ピストン16は、その外周面に装着したシール30によ
って２つの液室12、14を密封的に仕切っており、２組の
ポート32、34を有する。ポート32はピストンロッド26の
伸長時に、液室12から液室14に向けて液体を流し、ポー
ト34はピストンロッド26の縮小時に、液室14から液室12
に向けて液体を流す。

外径の異なる複数枚の弁体がユニットとなり、ポート
を開閉する。図示の実施例では３枚の弁体によってユニ
ットが構成されており、弁体18、弁体20および弁体22は
この順で外径が小さくなっている。複数の弁体をこのよ
うに、外径の大きいものから順繰りに重ね合わせ、外径
の一番大きな弁体18をピストン16に接触させる。これら
弁体のユニットがポート32を開閉する。他方のポート34
は板ばねの弁体36によって開閉される。ポート34を開閉
する弁体は、緩衝装置において慣用されている弁体36の
外、本発明のように、外径の異なる複数枚の弁体を重ね
合わせたユニットとすることもできる。

ピストン16に設けられる２組のポート32、34は、第２
図に示すように、円周方向に交互に配置されている。ポ
ート32はその上側端部に切欠き33を有するが、下側端部
にはこのような切欠きはない。切欠き33は、ピストンロ
ッド26の伸長時に、液室12の液体がポート32に流れ込み
易くする。他方、ポート34は、並列する２個をその上側
端部でランド35により囲んで形成されている。

弁体18は、第３図ａに示すように、環状のもので、そ
の外周P₁は、ピストン16のポート32を覆う大きさである
（第１図参照）。弁体18は、弁体20に液体を導くための
４つの円弧状の孔38を、円周方向に等間隔をおいて有す
る。各孔38の、ピストン16の孔32に対する関係は、仮想
線で示すように、孔38の内側の孔面39aが、孔32の最内
方となる孔面と一致し、孔38の外側の孔面39bが孔32の
中心を通るピッチ円とほぼ一致するように定めてある。
これにより、孔32の弁体18への投影面積のうち、孔38に
かかる部分の割合を30〜40％程度にすることができるこ
とから、孔32から流れ出る液体によってまず弁体18その
ものをたわませることができる。

弁体20は、第３図ｂに示すように、環状のもので、そ
の外周P₂は、弁体18の孔38を覆う大きさである（第３図
ａ参照）。弁体20は、弁体22に液体を導くための４つの
円弧状の孔40を、円周方向に等間隔をおいて有する。各
孔40の、弁体18の孔38に対する関係は、第３図ａに示す
ように、位相は一致するが、孔38の面積に対する孔40の
面積の割合が30〜40％程度となるように定めてある。こ
れにより、孔38から流れ出る液体によってまず弁体20を
たわませることができる。

弁体22は、第３図ｃに示すように、環状のもので、そ
の外周P₃は、弁体20の孔40を覆う大きさである（第３図
ｂ参照）。

ストッパ24は弁体のたわみを個別に拘束するもので、
第１図に示す実施例では、弁体18と弁体20とのたわみを
拘束する２つのストッパ部を有する。第４図に示すよう
に、ストッパ24は、弁体18がストッパ24の対応するスト
ッパ部に突き当ったとき、弁体20の外周から流れ出る液
体を流すための、円周方向に等間隔をおいた４つの孔42
と、弁体20がストッパ24の対応するストッパ部に突き当
ったとき、弁体22の外周から流れ出る液体を流すため
の、円周方向に等間隔をおいた４つの孔44とを有する。

３枚の弁体18、20、22とストッパ24とは、それぞれの
中央に設けた孔をピストンロッド26の端部27に差し込
み、端部27にねじ込んだナット28によって、ピストン16
の下方でピストンロッド26に取り付けられている。その
結果、ストッパ24の２つのストッパ部のそれぞれは、ピ
ストン16から所定の距離に保たれている。

シリンダ10の内部に油その他の液体を収容して緩衝装
置は使用される。ピストンロッド26が伸長するとき、液
室12内の液圧は液室14内の液圧より高くなるため、第５
図に示すように、液室12内の液体はＡのように、ピスト
ン16のポート32に流れ込み、弁体18をたわませ、B₁のよ
うに流れる（同図ａ）。このとき、弁体18のたわみによ
って発生する減衰力は第９図のC₁となる。

ピストン速度がV₁となったとき、弁体18がストッパ24
の対応するストッパ部に突き当り、そのたわみが拘束さ
れ、不変のたわみ状態に保たれるようになると、液体は
弁体18の孔38から弁体20に向けて流れ、弁体20をたわま
せる。そして、弁体20の外周から流れ出た液体は、B₂の
ように、ストッパ24の孔42を通って流れる（同図ｂ）。
このとき、弁体20のたわみによって発生する減衰力は第
９図のC₂となる。

ピストン速度がV₂となったとき、弁体20がストッパ24
の対応するストッパ部に突き当り、それ以上たわまなく
なる。そうすると、液体は弁体20の孔40から弁体22に向
けて流れ、弁体22をたわませる。そして、弁体22の外周
から流れ出た液体は、B₃のように、ストッパ24の孔44を
通って流れる（同図ｃ）、このとき、弁体22のたわみに
よって発生する減衰力は第９図のC₃となる。

第６図に示す緩衝装置は、シリンダ10と、シリンダ10
内を２つの液室12、14に仕切るピストン16と、ポート32
を開閉する２枚の弁体58、60と、ストッパ62とを備え
る。この緩衝装置の基本的な構成は前記したものと同じ
である。

弁体58の外径は弁体60の外径より大きく、弁体58がピ
ストン16に接触するように、配置されている。弁体58
は、第７図ａに示すように、環状のもので、液体を弁体
60に導く３つの孔64を有する。他方、弁体60は、第７図
ｂに示すように、環状のものである。

ストッパ62は、弁体58がストッパ62の対応するストッ
パ部に突き当ったとき、弁体60の外周から流れ出る液体
を流す孔66を有する。

液室12内の液圧が液室14内の液圧より高くなると、第
８図に示すように、液室12内の液体はＡのように、ピス
トン16のポート32に流れ込み、弁体58をたわませ、B₁の
ように流れる（同図ａ）。このとき、弁体58のたわみに
よって発生する減衰力は第10図のD₁となる。

ピストン速度がV₃となったとき、弁体58がストッパ62
の対応するストッパ部に突き当り、そのたわみが拘束さ
れるようになると、液体は弁体58の孔64から弁体60に向
けて流れ、弁体60をたわませる。そして、弁体60の外周
から流れ出た液体は、B₂のように、ストッパ62の孔66を
通って流れる（同図ｂ）。このとき、弁体60のたわみに
よって発生する減衰力は第10図のD₂となる。

第９図および第10図に定性的に示したように、発生す
る減衰力の特性は線形である。この減衰力特性の傾きは
弁体の曲げ剛性を変えることによって変更することがで
きる。また、折れ点の数は弁体の枚数を増やし、弁体の
枚数より１つ少ないストッパ部を有し、これらストッパ
部を外径の最も小さい弁体を除くその他の弁体に対応さ
せたストッパを備えることによって変更できる。このよ
うに、本発明では、減衰力を選定する自由度を高めるこ
とができる。

なお、前記実施例では、緩衝装置の要部のみを説明し
たが、緩衝装置のその他の構成はそれ自体公知の緩衝装
置に使用されているものと同じでよい。また、仕切部材
はピストンを示したが、緩衝装置がツインシリンダタイ
プである場合、内側のシリンダの底部に配置される仕切
部材に関連して本発明を実施することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る緩衝装置の要部を示す断面図、第
２図はピストンの平面図、第３図ａ、ｂ、ｃは弁体の平
面図、第４図はストッパの平面図、第５図ａ、ｂ、ｃは
作用を示す断面図、第６図は緩衝装置の別の実施例の要
部を示す断面図、第７図ａ、ｂは弁体の別の実施例の平
面図、第８図ａ、ｂは第６図に示した緩衝装置の作用を
示す断面図、第９図および第10図は減衰力特性図であ
る。 10:シリンダ、 16:ピストン、 18、20、22、58、60:弁体、 24、62:ストッパ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダと、該シリンダ内を２つの液室に仕切る部材であって前記２
つの液室間に液体を互いに逆向きに流す２組のポートを
有する仕切部材と、外径の異なる少なくとも２枚の板ばね製の、前記２組の
ポートのうちの一方を開閉する弁体であって外径の一番
大きな弁体、次に大きな弁体のように外径の大きいもの
から順繰りに重ね合せ、外径の一番大きな前記弁体を前
記仕切部材に接触させた少なくとも２枚の弁体と、これら弁体のうち外径の一番小さな弁体を除くその他の
弁体のたわみをそれぞれ拘束するストッパであって、前
記仕切部材から所定の距離に保たれた、前記その他の弁
体と同数のストッパ部を有するストッパとを含み、隣接する２枚の前記弁体のうち外径の大きい方の弁体
は、小さい外径の弁体に液体を導く孔を有し、前記ストッパは、隣接する２枚の前記弁体のうち外径の
小さい方の弁体の外周から流れ出た液体を流す孔を有
し、隣接する２枚の前記弁体のうち外径の大きい方の弁体
は、小さい外径の弁体がたわむようになったとき、前記
ストッパの対応するストッパ部に突き当たって不変のた
わみ状態に保たれる、緩衝装置。