JP2901639B2 - 変位感応型液圧緩衝器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、シリンダに対するピストンの摺動位置に応
じて発生減衰力を変化させるよにした変位感応型液圧緩
衝器に関する。

従来の技術 この種従来の変位感応型液圧緩衝器としては、例え
ば、特開昭63−203939号公報等に記載されているものが
知られている。

概略を説明すれば、この変位感応型液圧緩衝器は、内
部に作動液が充填されたシリンダの上端部から内部へ挿
入したピストンロッドと、該ピストンロッドの端部に固
着されて前記シリンダ内部を上部液室と下部液室とに隔
成しつつ摺動するピストンとを備えている。このピスト
ンは、ピストンボディの内部軸方向に伸側流路と圧側流
路が貫通形成されていると共に、ピストンボディの上下
面に、ピストンの伸側あるいは圧側移動に伴って前記伸
側，圧側流路内を通過する作動液に流動抵抗を付与して
減衰力を発生させるバルブプレートが夫々設けられてい
る。また、シリンダの下部液室には、一端部がシリンダ
の底部に止着され、かつ他端部がスプリングガイドを介
して前記伸側バルブプレートに常時弾接するコイルスプ
リングが配置されている。

そして、ピストンロッドが圧側方向に移動するとコイ
ルスプリングも縮んで伸側バルブプレートを強いばね力
で押圧する。したがって、ピストンロッドが前記圧側行
程から伸側行程に変わった際に、伸側流路内を通過する
作動液に対してバルブプレートのばね力の他にコイルス
プリングのばね力が作用するため、初期の伸び行程の減
衰力が高くなる。これによって、ピストンロッドの縮み
状態における伸側減衰力を大きくし、伸び状態における
伸側減衰力を小さくすることができ、これによって車両
の操安性を確保できるようになっている。

発明が解決しようとする課題 然し乍ら、前記従来の変位感応型液圧緩衝器にあって
は、コイルスプリングが伸側バルブプレートに常時弾接
しているため、ピストンがシリンダ内におけるストロー
ク中心位置（1G位置）に存する場合でも、悪路走行時な
どの急激な路面入力変化が即座にコイルスプリングに伝
達されてしまう。したがって、例えば車両の僅かな傾動
姿勢から戻り初期時点では、減衰力の変化率が非線形な
急激な高減衰特性となると共に、ばね反力も常にサスペ
ンションスプリングとコイルスプリングの両方のばね反
力を加えた特性となり、ばね定数が大巾に増加する。こ
の結果、車両の乗心地が著しく悪化する。

課題を解決するための手段 本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもの
で、シリンダ内部を２つの液室に隔成しつつ摺動するピ
ストンと、該ピストンのボディの上下両端面に内外二重
に突出形成された環状シート部と、前記ピストンボディ
内に上下方向へ貫通形成されて、一端が前記環状シート
部のうち、内側環状シート部の内側に開口し、他端が外
側環状シート部の外側に開口する圧側，伸側流路と、前
記ピストンボディの前記内外両環状シート部に当接配置
された伸側，圧側のバルブプレートと、これら伸側，圧
側バルブプレートの前記内側環状シート部に対応した位
置に当接して設けられたスプリングシートと、該各スプ
リングシートを介して前記各バルブプレートの内側環状
シート部に対応する位置を押圧付勢するバルブスプリン
グと、前記液室内に収納配置され、かつ前記ピストンの
摺動位置に応じて前記バルブプレートの内端部付近に前
記スプリングシートを介してばね荷重を付与するばね機
構と、前記ピストンのシリンダ内におけるストローク中
心付近の摺動位置で前記スプリングシートに対し前記ば
ね機構のばね荷重の入力を回避する間隙部とを備えたこ
とを特徴としている。

作用 したがって、車両の初期傾動時つまりピストンがシリ
ンダ内のストローク中心位置である1G位置からばね機構
とバルブプレートとの所定の間隙部領域内を摺動してい
る場合は、バルブプレートに対してばね機構のばね荷重
が全く作用しないため、流路を通過する作動液には略バ
ルブスプリングのばね力に抗した流動抵抗のみが付与さ
れて減衰力を低く抑えることができる。また、ばね反力
もサスペンションスプリングのみとなり、ばね定数を低
く抑えることができる。一方、ピストンが間隙部領域を
越して1G位置から十分に離れた位置に移動すると、この
場合にも作動液は略バルブスプリングのばね力に抗した
流動抵抗のみが付与されて低減衰特性となる。また、ピ
ストンがこの位置から1G位置に近づく方向（戻り方向）
に摺動した時は、バルブプレートにはスプリングシート
を介してバルブスプリングとばね機構の合成ばね力が作
用するため、作動液に極めて大きな流動抵抗が付与され
て高減衰力が得られる。

しかも、ばね機構のばね力によって得られる高減衰特
性は、ばね機構のばね力が各スプリングシートを介して
各バルブプレートの内端部付近、つまり環状シート部の
内側環状シート部に対応した位置に入力されて、外側環
状シート部に対応した位置には入力されないため、各バ
ルブプレートの外端部側に比較的柔らかな状態になって
いるので、初期の上昇率が若干なだらかな直線的特性と
なる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図A,B,Cは、本発明に係る変位感応型液圧緩衝器
をツィンチューブ型に適用した第１実施例を示し、１は
内部に作動液が充填され、かつ外側にリザーブチューブ
２が配置されたシリンダであって、このシリンダ１は第
１図Ｂに示すように上部に、後述のピストンロッド３の
外周に有するリバウンドストッパ４が衝接するリバウン
ドバンパー５が略環状のリテーナ６を介して固定されて
いる一方、底部には第１図Ｃに示すようにベースバルブ
７が設けられている。このベースバルブ７はシリンダ１
内部と、リザーブチューブ２とシリンダ１間のリザーバ
室８とを画成しており、このリザーバ室８内には、封入
気体による圧力下に所望量の作動液が充填されている。

また、前記ピストンロッド３は、一端部3aがシリンダ
１内にオイルシール９を介して液密的に挿入し、その端
縁にシリンダ１内部を上部液室1aと下部液室1bとに隔成
しつつ摺動するピストン10が取付ボルト11を介して取り
付けられている。

すなわち、このピストン10は、第１図Ａに示すように
取付ボルト11の軸部中央に装着されたピストンボディ12
と、該ピストンボディ12の上下端部に配置された圧側バ
ルブプレート13と伸側バルブプレート14とを備えてい
る。

前記ピストンボディ12は、中心軸方向に大径な取付用
孔12aが穿設されていると共に、その外側には前記上下
液室1a,1bを連通する圧側流路15と伸側流路16が軸方向
に対して傾斜状に穿設されている。また、ピストンボデ
ィ12の上面に、前記圧側バルブプレート13が離着座する
内外２重の環状シート部17a,17bが形成されている一
方、下面に前記伸側バルブプレート14が離着座する内外
２重の環状シート部18a,18bが形成されている。また、
前記各内側環状シート部17a,18bの内方には、前記圧側
流路15及び伸側流路16の各下流端が開口する環状の開口
溝19,20が形成され、各内外環状シート部17a,17b,18a,1
8bの間には環状溝21a,21bが形成されている。さらに内
側環状シート部17a,18aの上端に、前記開口溝19,20と環
状溝21a,21bとを連通する複数のコンスタントオリフィ
ス22,23…が形成されている。

前記圧側バルブプレート13は、上面に有する小径なデ
ィスクバルブ24上面に当接したスプリングシート25とリ
テーナ26のフランジとの間に弾装された圧側バルブスプ
リング27によって圧側流路15の開口溝19を閉塞する方向
に付勢されている。一方、伸側バルブプレート14も、下
面に有する小径なディスクバルブ28下面に当接したスプ
リングシート29と、取付ボルト11頭部のフランジとの間
に弾装された伸側バルブスプリング30によって伸側流路
16の開口溝20を閉塞する方向に付勢されている。斯かる
各バルブプレート13,14は、その外周部が外側環状シー
ト部17b,18bに当接するように延設され、各流路15,16を
通過する所定の液圧により上側，下側に撓み開弁可能な
ばね力に設定されている。前記各ディスクバルブ24,28
は、その外周端が内側環状シート部17a,18a上面付近ま
で延設されている。また、各スプリングシート25,29
は、段差円環状を呈し、略クランク状に折曲された外周
端部25a,29aが外方へ延設されている。尚、図中32は伸
側スプリングシート29を支持する円筒状のリテーナであ
る。

そして、シリンダ１の上部液室1a内には第１ばね機構
33が、下部液室1b内には第２ばね機構34が夫々収納され
ている。第1,第２ばね機構33,34は、夫々第1,第２コイ
ルスプリング35,36と、該第1,第２コイルスプリング35,
36の対向する先端に設けられた短尺な略筒状の第1,第２
押圧部37,38とを備えている。

前記第1,第２コイルスプリング35,36は、各外端部35
a,36aが第１図B,Cに示すように夫々拡径状に形成されて
シリンダ１の内周面に圧着し、その端縁がラバーリテー
ナ６あるいはベースバルブボディ7aに夫々係止してい
る。

また、第1,第２押圧部37,38は、基部の外周面に有す
る環状凸部37a.38aを介して夫々各コイルスプリング35,
36の内端部35b,36bに固着されていると共に、基部の先
端外周に有するフランジ部37b,38bがシリンダ１の内周
面に摺接して安定した摺動が得られるようになってい
る。また、この各フランジ部37b,38bは、内径が前記各
スプリングシート25,26の外周端部25a,26aよりも小さく
設定されて互いに当接可能に形成されていると共に、外
端部には通路溝39,40が軸方向に形成されている。

更に、第1,第２コイルスプリング35,36の長さは、ピ
ストン10が1G位置に存する場合において、各押圧部37,3
8の対向面と各スプリングシート25,26の外周端部25a,26
aとの間に夫々等間隔の間隙部X₁，X₂を形成するように
設定されている。

以下、本実施例の作用について説明する。まず、車両
走行中における路面状態によりピストン10がシリンダ１
内を1G位置付近で間隙部X₁，X₂内を摺動している場合
は、各コイルスプリング35,36のばね荷重がバルブプレ
ート13,14に作用せず、圧側，伸側流路15,16を通過する
作動液は、各バルブプレート13,14及びバルブスプリン
グ27,30のばね力によって流動抵抗が付与される。すな
わち、例えばピストンロッド３の伸側行程においてピス
トン10速度が遅いときはシリンダ１内を摺動した場合、
上部液室1aから通路溝39を経て伸側流路16を通った作動
液は、開口溝20からコンスタントオリフィス23を通過し
た後に、液圧により伸側バルブプレート14の内端部を撓
ませ、それによって伸側バルブプレート16と内外シート
部18a,18bとの間に形成された環状オリフィスを通過し
て下部液室1bに流出される。この際、コンスタントオリ
フィス23にあっては、発生圧力がピストン10がストロー
クする速度の２乗に比例し、また伸側バルブプレート14
の外周部と外側環状シート部18bとの間のオリフィスで
発生する圧力は、ピストン10がストロークする速度の2/
3乗に比例することから、これを直列に加えた減衰力つ
まり第２図1G点付近の減衰力は、第３図Ｂに示すように
ピストン速度に対し略１次比例の直線的な比較的低い減
衰特性となる。

このような、１次比例の直線的な特性は、コンスタン
トオリフィス23のみによる速度２乗比例特性に比べて流
量の変化に対する減衰力の変化率は小さいもので、各部
の漏れによるバルブ通過流量のバラツキに対して減衰特
性のバラツキが非常に低減されるという特徴を有する。

尚、前記の説明ではピストンロッド３の伸側行程のみ
を説明したが、圧側行程の場合でも略同様である。

また、悪路走行などの場合において、ピストン10が1G
位置からリバウンド方向（伸び行程）へ大きく移動しX₁
域を越した場合は、上部液室1a内の作動液は伸側流路16
を通過する際に、前述のように伸側バルブスプリング30
とバルブプレート14のばね力で比較的小さな流動抵抗を
受けつつ下部液室1b内に流入する。依って、この時点つ
まり第２図のｂ点での伸側減衰力は、第２図Ｂ及び第３
図Ａに示すように前記1G点付近と同様な略１次比例の直
線的な比較的低い減衰特性となる。同時に圧側スプリン
グシート25の外周端部25aが、第１押圧部37に当接しつ
つ第１コイルスプリング35のばね力で下方へ強く押し付
けられ、これによって、ディスクバルブ24の外周部が押
圧され、さらに圧側バルブプレート13の略内端部が下方
へ押圧されて開弁圧が高くなる。したがって、ピストン
10が、このｂ点から1G位置に近づく方向（縮み方向）に
移動すると、下部液室1b内の作動液は圧側通路15を通過
する際に、圧側バルブスプリング27と第１コイルスプリ
ング35の合成された強いばね力に抗して圧側バルブプレ
ート24を押し開きながら上部液室1aに流入する。依っ
て、第２図ｂ点での圧側減衰力は、第３図Ａの実線で示
すように破線（1G位置付近の特性）に比較して急激に上
昇して高減衰特性となり、特にピストン10の戻り初期の
減衰力が急激に大きくなる。

一方、ピストン10が1G位置からバウンド方向（縮み行
程）へ大きく移動しX₂域を越えた場合は、前述の伸び行
程の場合とは逆の作用となり、下部液室1b内の作動液は
圧側流路15を通過する際に、比較的小さな流動抵抗を受
けつつ上部液室1a内に流入する。このため、第２図ａ点
での圧側減衰力は第２図Ｃ及び第３図Ｃに示すように1G
位置付近の場合と同様な略１次比例の直線的な比較的低
い減衰力となる。同時に伸側スプリングシート29の外周
端部29aが第２押圧部38に当接しつつ第２コイルスプリ
ング36のばね力で上方へ強く押し付けられ、これによっ
て、ディスクバルブ28を介して伸側バルブプレート14の
略内端部も上方へ押圧されて開弁圧が高くなる。したが
って、ピストン10がこのａ点から1G位置に近づく方向
（伸び方向）に移動すると、上部液室1a内の作動液は伸
側通路16を通過する際に、伸側バルブスプリング30と第
２コイルスプリング36の合成された強いばね力に抗して
伸側バルブプレート14を押し開きながら大きな流動抵抗
を受けつつ下部液室1b内に流入する。依って、第２図ａ
点での伸側減衰力は、第３図Ｃの実線で示すように破線
（1G位置付近の特性）に比較して急激に上昇して高減衰
特性となる。

また、ここで、液圧緩衝器全体のばね特性を考察すれ
ば、前述のようにピストン10が1G位置付近を移動してい
る間は、各コイルスプリング35,36のばね反力が作用し
ない、つまり路面入力が伝達されないため、第２図Ａの
破線で示すようにサスペンションスプリングのばね反力
のみが作用し全体としてのばね定数を低く抑えることが
できる。

一方、ピストン10がX₁，X₂域を越えてリバウンドある
いはバウンド方向に大きく移動した際には、該ピストン
10が各コイルスプリング35,36からのばね反力を受ける
ため、全体のばね反力特性は同図Ａの実線で示すように
サスペンションスプリングのばね反力の他に途中から各
コイルスプリング35,36のばね反力が加わり、急勾配で
増加する。

このように、ピストン10が1G位置付近を移動している
際には、低減衰力及び低ばね定数が得られるため、車両
の低速時の乗心地が良好になる。また、1G位置からリバ
ウンドあるいはバウンド方向へ大きく離間移動する際に
は、低減衰力が維持されると共に、全体のばね定数が増
加するため、車体のピッチングやローリングが抑制され
て特に高速運転中の走行安定性が向上する。更に、この
大きく離間した位置から1G位置に近づく方向に移動する
際には、各コイルスプリング35,36のばね力で減衰力が
高くなるため、車体の傾斜姿勢から元の姿勢へ戻る際の
戻り速度が緩慢となる。このため、特に車両の制振性が
向上し乗心地が良好になる。したがって、全体として車
両の乗心地と操安性の両方を満足させることができる。

しかも、前記各コイルスプリング35,36のばね力によ
って得られる高減衰特性は、該各コイルスプリング35,3
6のばね力が各スプリングシート25,29を介してバルブプ
レート13,14の各内端部付近に入力されるため、つま
り、内側環状シート部17a,18a側に押圧入力されて、外
側環状シート部17b,18b側には直接押圧入力が作用しな
いため、例えばバルブプレート13,14の各外端部に直接
入力される場合などに比較して初期の上昇率が若干なだ
らかな直線的特性となる。したがって、乗心地や操安性
を一層向上させることができる。

更に、本実施例では、シリンダ１内に第1,第２の２つ
のコイルスプリング35,36を収納配置し、各バルブプレ
ート13,14に対して夫々大きなばね荷重を付与するよう
にしたため、ピストンロッド３の伸側行程，圧側行程の
いずれの場合にも前述のような高減衰特性が得られ、特
に操安性を一層向上させることができる。

第４図は本発明の第２実施例を示し、この実施例では
圧側流路45をピストンボディ12の外端側に、伸側流路46
をピストンボディ12の内端側に夫々軸方向へ垂直に形成
したものである。そして、圧側流路45の下流端を環状溝
21a内に開口形成し、一方、伸側流路46の上流端はピス
トンボディ12の半径方向に沿って形成された連通溝41に
開口形成している。また、ピストンボディ12の下端部
（伸側）には第１実施例と同様なコンスタントオリフィ
ス23等が形成されているが、上端部（圧側）には形成さ
れていない。したがって、この実施例ではピストン10の
リバウンド方向への移動におけるばね反力特性や減衰特
性は第１実施例と略同様であるが、バウンド方向に移動
した場合は、下部液室1bから圧側流路45に流入した作動
液は環状溝21aから直接バルブプレート13の外端部を押
し開いて上部液室1aに流入する。依って、圧側流路45を
通過する作動液の流動抵抗が、第１実施例に比して僅か
に小さくなるため、減衰特性が更に低くなり、車両の低
速時の乗心地が向上する。尚、他の構成は第１実施例と
同様である。

第５図は本発明の第３実施例を示し、ベースバルブの
構成を変更したものである。すなわち、このベースバル
ブ50は、ボルト51に対し固定バルブプレート52,ベース
ボディ53,チェックバルブ54,円筒部材55,下側バルブリ
テーナ56,可変バルブプレート57,上側バルブリテーナ5
8,スプリングシート59,バルブスプリング60を順次挿入
し締付ナット61によって締結して構成され、ベースボデ
ィ53をシリンダ１の下端に嵌合させて設けられている。
また、ベースボディ53には、上下バルブリテーナ56,58
の第1,第２連通孔56a,58aを介して下部液室1bとリザー
バ室８とを連通する第１オリフィス62と、下側バルブリ
テーナ56等の外周面とシリンダ１の内周面との間のクリ
アランスＣを介して下部液室1bとリザーバ室８とを連通
する第２オリフィス63が上下方向に穿設されている。前
記第１オリフィス62は、可変バルブプレート57と固定バ
ルブプレート52とによって下部液室1bからリザーバ室８
への作動液の流通を許容され、その逆方向への流通が規
制されている。また、第２オリフィス63はチェックバル
ブ54によってリザーバ室８から下部液室1bへの作動液の
流通を許容され、その逆方向への流通が規制されてい
る。

そして、可変バルブプレート57は、下側バルブリテー
ナ56の内部に上下動自在に収納されており、上側バルブ
リテーナ58及びスプリングシート59を介してバルブスプ
リング60のばね力により常時下側バルブリテーナ56の上
面シート64に押し付けられていると共に、スプリングシ
ート59の外周端部59aに弾着した前記第２コイルスプリ
ング36による上面シート64方向へのばね力が適宜作用す
るようになっている。

したがって、この実施例によれば、ピストン10が1G位
置付近で摺動している場合は、第２コイルスプリング36
には何らのばね反力が作用しないため、可変バルブプレ
ート57はバルブスプリング60のばね力のみで上面シート
64に押し付けられている。一方、ピストン10が1G位置か
らバウンド方向へ大きく移動して第２コイルスプリング
36にばね反力が作用すると、可変バルブプレート57はバ
ルブスプリング60と第２コイルスプリング36の両方のば
ね力が作用してシート64上に強く押し付けられる。この
ため、下部液室1bから第２連通孔58aに流入した作動液
は可変バルブプレート57の内端部を押圧して撓ませ第１
連通孔56aに流入してそのまま第１オリフィス62を通っ
てリザーバ室８内に流入する。この際、可変バルブプレ
ート57のばね反力が大きくなっているのでここを押し開
く時に大きな流動抵抗を受ける。したがって、ピストン
10がａ点位置方向に移動すると、ここでの減衰力は第６
図に示すようにピストン速度に対し略１次比例の直線的
な特性を示し、つまり1G位置付近の特性（破線）よりも
速い立上りの高減衰特性が得られる。この結果、車両の
剛性が高くなり、例えば高速運転中の操安性が良好とな
る。

尚、ピストン10やベースバルブ50の各バルブプレート
の板厚や枚数を変えることにより、ピストン高速作動域
での特性をチューニングすることができる。

また、第３実施例のベースバルブ50を、第1,第２実施
例に適用することも可能である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明に係る変位感応
型液圧緩衝器によれば、ピストンの1G位置付近の移動時
には、低減衰特性及び低ばね反力特性が得られ、1G位置
から伸側あるいは圧側へ大きく移動した際には、低減衰
特性，高ばね反力特性が得られ、さらに大きく移動した
位置から1G位置に戻る際には、高減衰特性が得られるた
め、車両の良好な乗心地と操安性の両方を満足させるこ
とができる。

特に、本発明は、ばね機構のばね力をバルブプレート
に直接付与するのではなくスプリングシートを介してバ
ルブプレートの内端部、つまり内側環状シート部に対応
する位置を押圧して、該内側環状シート部に圧接させ、
バルブプレートの外端部側には入力させないようにした
ため、前記高減衰特性時における初期の上昇率が比較的
なだらかな直線的特性となる。したがって、乗心地や操
安性を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明の一実施例を示す液圧緩衝器の中央部
を示す拡大断面図、同図Ｂは同液圧緩衝器の上部を示す
拡大断面図、同図Ｃは同液圧緩衝器の下部を示す拡大断
面図、第２図Ａは本実施例のばね反力特性図、同図Ｂは
伸側減衰力変化率を示す特性図、同図Ｃは左側減衰力変
化率を示す特性図、第３図はA,B,Cは夫々ピストン移動
時における減衰特性図、第４図は第２実施例を示す要部
拡大断面図、第５図は第３実施例を示す要部拡大断面
図、第６図は本実施例の減衰力特性図である。 １…シリンダ、1a…上部液室、1b…下部液室、10…ピス
トン、12…ピストンボディ、13,14…圧側，伸側バルブ
プレート、15,16…圧側，伸側流路、25…圧側スプリン
グシート、27…圧側バルブスプリング、29…伸側スプリ
ングシート、30…伸側バルブスプリング、33,34…ばね
機構、37,38…押圧部（先端部）、X₁，X₂…間隙部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16F 9/00 - 9/58 B60G 17/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内部を２つの液室に隔成しつつ摺
   動するピストンと、 該ピストンのボディの上下両端面に内外二重に突出形成
   された環状シート部と、 前記ピストンボディ内に上下方向へ貫通形成されて、一
   端が前記環状シート部のうち、内側環状シート部の内側
   に開口し、他端が外側環状シート部の外側に開口する圧
   側，伸側流路と、 前記ピストンボディの前記内外両環状シート部に当接配
   置された伸側，圧側のバルブプレートと、 これら伸側，圧側バルブプレートの前記内側環状シート
   部に対応した位置に当接して設けられたスプリングシー
   トと、 該各スプリングシートを介して前記各バルブプレートの
   内側環状シート部に対応する位置を押圧付勢するバルブ
   スプリングと、 前記液室内に収納配置され、かつ前記ピストンの摺動位
   置に応じて前記バルブプレートの内端部付近に前記スプ
   リングシートを介してばね荷重を付与するばね機構と、 前記ピストンのシリンダ内におけるストローク中心付近
   の摺動位置で前記スプリングシートに対し前記ばね機構
   のばね荷重の入力を回避する間隙部とを備えたことを特
   徴とする変位感応型液圧緩衝器。