JP3525740B2 - ショックアブソーバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、例えば車両など
のサスペンションに好適に使用されるストローク感応シ
ョックアブソーバに関する。 【０００２】 【従来の技術】通常のショックアブソーバは、作動液と
しての油を収容したシリンダと、ピストンおよび減衰力
発生部を有するピストンロッドなどを備えて構成され、
シリンダに対しピストンロッドが圧側および伸び側に相
対移動する際に前記減衰力発生部に油が流れることによ
って減衰力が生じるようにしている。この明細書では、
ピストンロッドがシリンダから突出する方向に移動する
ことを「伸び側に移動する」といい、ピストンロッドが
シリンダに押込まれる方向に移動することを「圧側に移
動する」という。 【０００３】従来、ピストンロッドのストロークに応じ
て減衰力を変化させることのできるストローク感応ショ
ックアブソーバが知られている。ストローク感応ショッ
クアブソーバは、シリンダに対しピストンロッドが中立
位置付近にあるときに、減衰力を下げて路面からの突き
上げ感を緩和することにより乗り心地を良くし、大スト
ローク時に減衰力を高めることにより、リバウンドやボ
トミングのショックを抑制することをねらっている。 【０００４】従来のストローク感応ショックアブソーバ
の一例として、メータリングロッドと称される棒状の制
御部材を用いたものが知られている。メータリングロッ
ドはシリンダの内部においてシリンダの軸線方向に延び
ており、メータリングロッドの一端はシリンダの底部に
固定され、メータリングロッドの他端側はピストンロッ
ドの減衰力発生部のポートに挿入されている。 【０００５】従来のメータリングロッドは長手方向に大
径部と小径部とを有しており、ピストンロッドが中立位
置付近にあるときにメータリングロッドの小径部が前記
ポートに位置することにより流路断面積が大きくなって
減衰力が下がり、ピストンロッドが伸び側あるいは圧側
に大きなストロークで移動したときに、メータリングロ
ッドの大径部が前記ポートに位置することにより流路断
面積が減少して減衰力が高くなるように構成されてい
る。 【０００６】また、ストローク感応ショックアブソーバ
の他の従来例として、ピストンロッドが中立位置付近に
あるときにピストン外周面が接するシリンダ内面に油が
流通できる細かい溝を形成したものも知られている。こ
のものは、ピストンロッドが中立位置付近にあるときに
油の一部が前記溝を流れるようにして流路断面積を大き
くし、減衰力を下げるようにしていた。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】前記従来のストローク
感応ショックアブソーバは、図１１に示すように中立位
置を境に伸び側と圧側に＋ａと−ａにわたるソフトな減
衰力の領域が存在するため、路面の大きなうねりを乗り
越える際などのように車体が大きく揺れる大入力振幅時
にピストンロッドが中立位置を通るたびにソフトな減衰
力の領域（＋ａ，−ａ）を通るため充分な制振効果が得
られず、収れん性が悪くなるなどの問題がある。 【０００８】従ってこの発明の目的は、中立位置付近に
おける小振幅時にソフトな減衰力が得られるとともに、
大ストローク時にはハードな減衰力が得られ、収れん性
が改善されるストローク感応ショックアブソーバを提供
することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】前記目的を果たすため、
請求項１に記載した本発明のショックアブソーバは、減
衰力切替スプールとメータリングロッドとポートおよび
流通部等の組合わせにより、大入力時にロッドが圧側に
移動する際と伸び側に移動する際とで減衰力が切替わる
タイミングにヒステリシスを生じさせている。本発明の
メータリングロッドは、長手方向に外径一定のものを用
いることができる。 【００１０】本発明における減衰力切替スプールは、ピ
ストンロッドに形成されたスプール挿入孔に挿入される
が、このスプール挿入孔に対する減衰力切替スプールの
嵌め合いは、減衰力切替スプールに対するメータリング
ロッドの嵌め合いよりも隙間の狭いタイトなものにす
る。こうすることにより、ピストンロッドと減衰力切替
スプールとが伸び側あるいは圧側に一体に移動できるよ
うにし、大ストローク入力時のようにメータリングロッ
ドによって減衰力切替スプールの可動範囲が規制された
ときに、シリンダに対して減衰力切替スプールが停止し
てピストンロッドのみが相対移動するようなる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下にこの発明の一実施形態につ
いて図１から図１０を参照して説明する。図２に示す車
両用サスペンション１０は、懸架ばね１１と、ショック
アブソーバ１２を備えている。懸架ばね１１は、アッパ
シート１３とロアシート１４との間に圧縮された状態で
設けられている。 【００１２】ショックアブソーバ１２の一例は、外筒２
０と内筒２１を有する二重壁構造のシリンダ２２と、シ
リンダ２２に挿入されたピストンロッド２３を備えてい
る。ピストンロッド２３は、ベアリング２４によってシ
リンダ２２の軸線方向に移動自在に支持されている。シ
リンダ２２の内部にオイル等の作動液が収容されてい
る。シリンダ２２の底部付近にベースバルブ２５が設け
られている。ピストンロッド２３には、その軸線方向に
延びるスプール挿入孔２７が形成されている。 【００１３】ピストンロッド２３の上端部はマウントイ
ンシュレータ３１を介して自動車等の車体側の部材３２
に連結される。アッパシート１３の下面側にバンプラバ
ー３３が設けられていて、圧側のストローク終端位置を
規制するようになっている。シリンダ２２の下部にナッ
クル取付用ブラケット３４が設けられており、このブラ
ケット３４に設けたナックル（図示せず）を介して車輪
が支持される。 【００１４】シリンダ２２の内部に位置するピストンロ
ッド２３の端部に、ピストン４０と減衰力発生部４１が
設けられている。ピストン４０はシリンダ２２の内部を
上側の第１液室４５と下側の第２液室４６とに仕切って
いる。図１等に示すようにピストン４０には、ピストン
ロッド２３が圧側に移動する際に作動するバルブ５０お
よび流路５１と、ピストンロッド２３が伸び側に移動す
る際に作動するバルブ５２および流路５３と、下記ポー
ト６６に連通するバイパス流路５４などが設けられてい
る。 【００１５】スプール挿入孔２７に円柱状の減衰力切替
スプール６０が挿入されている。この減衰力切替スプー
ル６０はピストンロッド２３に対して軸線方向に移動可
能である。図３等に示すように減衰力切替スプール６０
は、長手方向中間部に形成された長さＬ１の小径部６０
ａと、小径部６０ａの上側および下側に位置する大径部
６０ｂ，６０ｃを有している。小径部６０ａと大径部６
０ｂとの間、および小径部６０ａと大径部６０ｃとの間
に、それぞれテーパ部６１，６２が形成されている。 【００１６】減衰力切替スプール６０の小径部６０ａの
外周側には、このスプール６０をスプール挿入孔２７に
挿入した状態（図１に示す）において、スプール挿入孔
２７の内周面との間に流通部６３が形成されるようにな
っている。 【００１７】ピストンロッド２３の下部に、スプール挿
入孔２７の内面側に開口する第１ポート６５と第２ポー
ト６６が形成されている。第１ポート６５と第２ポート
６６はピストンロッド２３の軸線方向に互いに離間して
いる。各ポート６５，６６間の距離はスプール６０の小
径部６０ａの長さＬ１よりも短い。第１ポート６５は第
１液室４５に連通し、第２ポート６６は前記バイパス流
路５４を介して第２液室４６に連通している。 【００１８】前記流通部６３とポート６５，６６は、ピ
ストンロッド２３に対する減衰力切替スプール６０の軸
線方向の位置に応じて、互いに連通したり遮断されるよ
うになっている。すなわち、図４（Ａ）あるいは図６
（Ａ）に示すように第１ポート６５と第２ポート６６の
双方がスプール６０の小径部６０ａに位置するとき、各
ポート６５，６６が流通部６３を介して互いに連通し、
図５（Ａ）（Ｂ）あるいは図７（Ａ）（Ｂ）に示すよう
にポート６５，６６の少なくとも一方がスプール６０の
大径部６０ｂ（または６０ｃ）によって塞がれたとき、
ポート６５，６６が互いに遮断される。 【００１９】図３に示すように、減衰力切替スプール６
０の内部に軸線方向に延びるガイド孔７０が形成されて
いる。このガイド孔７０は、下記メータリングロッド８
０のロッド本体８１が挿通する小径部７１と、長さＬ２
の大径部７２とからなる。 【００２０】ガイド孔７０には制御部材として機能する
メータリングロッド８０が挿入されている。メータリン
グロッド８０は、スプール６０の軸線方向に延びるロッ
ド本体８１と、ロッド本体８１の一端側に設けた基部８
２と、ロッド本体８１の他端側に設けた大径なストッパ
部８３とを備えている。基部８２はシリンダ２２の底部
（例えばベースバルブ２５を設けている箇所）に固定さ
れている。ロッド本体８１の外径は長手方向に一定であ
る。 【００２１】メータリングロッド８０は、スプール６０
のガイド孔７０に軸線方向に移動自在に挿入され、ロッ
ド本体８１の外周面とガイド孔７０の小径部７１の内周
面との間に作動液（油）が自由に通ることのできる広さ
の隙間Ｇが確保されている。ガイド孔７０の内部には隙
間Ｇを通じて作動液が入り込み、スプール６０の端部の
貫通孔８４を通じて作動液が出入りすることができるよ
うになっている。 【００２２】メータリングロッド８０のストッパ部８３
の外径はロッド本体８１の外径よりも大きい。このスト
ッパ部８３は、ガイド孔７０の大径部７２に軸線方向に
移動自在に挿入され、図４（Ａ）（Ｂ）等に示すように
ストッパ部８３の上面８３ａが大径部７２の一方の端壁
８５に当接する位置から、図６（Ａ）（Ｂ）等に示すよ
うにストッパ部８３の下面８３ｂが大径部７２の他方の
端壁８６に当接する位置にわたって移動できるようにな
っている。 【００２３】そしてピストンロッド２３とスプール６０
とが相対移動する時の抵抗の方が、スプール６０とメー
タリングロッド８０とが相対移動する時の抵抗よりも大
きくなるように、スプール挿入孔２７の内周面とスプー
ル６０の外周面との間の隙間を、メータリングロッド８
０とガイド孔７０との間の隙間Ｇよりもタイトな（隙間
が狭い）ものにしている。 【００２４】次に、前記構成のストローク感応ショック
アブソーバ１２の作用について説明する。図４（Ａ）に
示すように、シリンダ２２に対してピストンロッド２３
が中立位置Ｎにあるとき、ポート６５，６６と流通部６
３とバイパス流路５４が互いに連通しているから、ピス
トンロッド２３が圧側に移動すると、第２液室４６内の
作動液がバイパス流路５４と第２ポート６６と流通部６
３を通って第１ポート６５から第１液室４５に流れ込
む。このため減衰力が小さく、ソフトな乗り心地とな
る。 【００２５】ピストンロッド２３がさらに圧側に移動し
ても、スプール６０の高さＨ１はメータリングロッド８
０によって規制されているため変化しない。このため、
図４（Ｂ）に示すようにピストンロッド２３が中立設定
ストローク（−ａ）を越えるようになると第２ポート６
６がテーパ部６２側からスプール６０の大径部６０ｃに
よって徐々に絞られてゆき、ついには第２ポート６６が
大径部６０ｃによって遮断される。この状態では第２液
室４６内の作動液が第２ポート６６に流入することがで
きないため、流路５１内の作動液が流通抵抗の大きいバ
ルブ５０を開弁させながら第１液室４５に流れ込む。こ
のため減衰力がハードへと切替わる。 【００２６】ピストンロッド２３がさらに圧側に移動
し、図５（Ａ）に示すように圧側の最大ストロークＳ２
に達するまでは、第１ポート６５がスプール６０の大径
部６０ｃによって遮断されたままになるため、ハードな
減衰力が維持される。 【００２７】この状態からピストンロッド２３の移動方
向が伸び側に切替わると、初めのうちはピストンロッド
２３とスプール６０が一体となって伸び側に移動するた
め、第１ポート６５がスプール６０の大径部６０ｃによ
って遮断され続ける。このため減衰力はハードに保たれ
る。 【００２８】そして図５（Ｂ）に示すようにメータリン
グロッド８０のストッパ部８３の下面８３ｂにスプール
６０が当接する位置までピストンロッド２３が伸び側に
移動した時点で、スプール６０はメータリングロッド８
０によってそれ以上伸び側に移動することが阻止され、
高さＨ２に保たれるため、ピストンロッド２３のみが伸
び側に移動してゆく。 【００２９】そして図６（Ａ）に示すようにピストンロ
ッド２３が中立位置Ｎを越えてさらに伸び側に移動する
と、第１ポート６５と第２ポート６６がテーパ部６２側
から流通部６３を介して互いに連通するようになるた
め、減衰力が徐々にソフトに移行する。この場合、ピス
トンロッド２３が伸び側に移動すると、第１液室４５内
の作動液が第１ポート６５と流通部６３と第２ポート６
６を通ってバイパス流路５４から第２液室４６に流れ込
む。このため減衰力が小さくなる。 【００３０】ピストンロッド２３がさらに伸び側に移動
し、図６（Ｂ）に示すように中立設定ストローク（＋
ａ）を越えると、第１ポート６５がスプール６０のテー
パ部６１側から大径部６０ｂによって徐々に絞られてゆ
き、ついには第１ポート６５が大径部６０ｂによって遮
断される。この状態に至ると、第１液室４５内の作動液
がバイパス流路５４に流入することができなくなるた
め、流路５３内の作動液が流通抵抗の大きいバルブ５２
を開弁させながら第２液室４６に流れ込む。このため減
衰力がハードへと切替わる。 【００３１】ピストンロッド２３がさらに伸び側に移動
し、図７（Ａ）に示すように伸び側の最大ストロークＳ
３に達するまでは、第１ポート６５と第２ポート６６が
スプール６０の大径部６０ｂによって遮断され続けるた
め、減衰力はハードに保たれる。 【００３２】図７（Ａ）の状態からピストンロッド２３
の移動方向が圧側に変わると、初めのうちはピストンロ
ッド２３とスプール６０が一体となって圧側に移動する
ために、第１ポート６５と第２ポート６６がスプール６
０の大径部６０ｂによって遮断され続ける。このため減
衰力はハードのままである。 【００３３】そして図７（Ｂ）に示すようにメータリン
グロッド８０のストッパ部８３の上面８３ａにスプール
６０の端壁８５が当接する位置までピストンロッド２３
が圧側に移動した時点で、スプール６０はメータリング
ロッド８０によってそれ以上圧側に移動することが阻止
され、前記高さＨ１にとどまるため、ピストンロッド２
３のみが圧側に移動してゆく。 【００３４】そして図４（Ａ）に示すようにピストンロ
ッド２３が中立位置Ｎに達すると、第１ポート６５と第
２ポート６６がテーパ部６１側から流通部６３を介して
互いに連通するようになるため、減衰力が徐々にソフト
に移行する。 【００３５】以上述べた一連の動作の繰返しにより、図
８に示すようなヒステリシスを伴った減衰力特性が得ら
れる。すなわち、減衰力の切替えをソフトからハードへ
は中立設定ストローク以上としながら、ソフトへの復帰
においてはピストンロッド２３が中立位置に戻るまで高
減衰力が保持される。また、減衰力がソフトからハード
へ切替わる手前で伸び側から圧側に変化した場合、図８
に２点鎖線Ｆで示すように減衰力はピストンロッド２３
が中立位置に戻るまで保持される。こうして伸び側と圧
側で減衰力のヒステリシスが発揮される。 【００３６】このため、路面の小さな凹凸などによって
ばね下が上下方向に小振幅で振動する小入力時には、中
立位置Ｎを境にソフトな減衰力が発揮されることにな
り、乗り心地が良くなる。 【００３７】そして中立設定ストローク以上移動する場
合、例えば路面の大きなうねりを乗り越える際などのよ
うに車体が大きく揺れてピストンロッド２３が大きなス
トロークで動く時、圧側から中立位置Ｎに移動する間は
ハードな減衰力が維持され、中立位置Ｎから伸び側に中
立設定ストローク（＋ａ）の間だけソフトな減衰力とな
ってそれ以降はハードに切替わる。逆に伸び側から大き
なストロークで圧側に移動する際には、伸び側から中立
位置Ｎまではハードな減衰力が維持され、中立位置Ｎか
ら圧側に中立設定ストローク（−ａ）の間だけソフトな
減衰力となってそれ以降はハードに切替わるようにな
る。このため従来の減衰力特性（図１１）に比較して大
入力時に大きな減衰力が得られ、収れん性が改善され
る。 【００３８】以上述べたように、大入力時には減衰力切
替スプール６０のヒステリシス駆動が発揮されるため、
図９に示すようにスカイフック制御の減衰力（曲線Ｍ１
で示す）の波形に近い特性（曲線Ｍ２で示す）が得ら
れ、ばね上の共振を効果的に抑えることができた。いず
れも路面入力条件は±２５ｍｍである。曲線Ｍ３は、通
常のショックアブソーバ（スカイフック制御無し）の特
性を示している。 【００３９】スカイフック制御とは、懸架ばねによって
支持されているばね上部分（車体マス側）が上下方向に
揺れることを抑制するための制御である。つまり、路面
の大きなうねりなどを乗り越えるときのように車体が上
方に大きなストロークで変位しようとするときにはショ
ックアブソーバが伸び側に作動することを抑制し、車体
が下方に大きなストロークで変位するときにはショック
アブソーバが圧側に作動することを抑制するものであ
る。 【００４０】従来のスカイフック制御サスペンション
は、車体の上下方向の加速度を検出するためのセンサ
と、演算処理回路と、駆動回路などを備えており、車体
が上方あるいは下方に大きくストロークしたときセンサ
の出力信号を前記演算処理回路によって電気的に処理
し、駆動回路を介してショックアブソーバ内の電動アク
チュエータを作動させるようにしていた。このため部品
数が多く構造が複雑となり、コストが高く応答性に劣る
などの難点があった。これに対しこの実施形態のサスペ
ンション１０は、メカニカルな単純な構成のストローク
感応ショックアブソーバの採用により、スカイフック制
御機能を実現できるものである。 【００４１】図１０は路面入力時の振動伝達特性を示し
ており、図１０中の黒丸で示す曲線Ｑ１は従来のショッ
クアブソーバの特性、白丸で示す曲線Ｑ２は本実施例の
特性を示している。いずれも±２５ｍｍ路面入力時であ
る。この図に示すように、本実施例では従来のショック
アブソーバに比較して中立付近の減衰力を小さく設定し
て乗り心地を良くし、大入力時にはストローク感応スカ
イフック効果によって振動伝達比の低減化が図れるた
め、よりフラットな乗り心地を実現することができる。
図１０において、ω：路面入力周波数、ω₀ ：ばね上共
振周波数、Ｚ：ばね上変位、Ｚ₀ ：路面入力変位を示し
ている。 【００４２】 【発明の効果】請求項１に記載した本発明のショックア
ブソーバによれば、中立付近における小振幅の入力に対
してソフトな減衰力が得られ乗り心地の良いものとな
り、大入力時にはストロークに感応する減衰力切替スプ
ールのヒステリシス駆動によって大きな減衰力が得ら
れ、リバウンドやボトミングが抑制される。また走行中
の路面の大きなうねりを乗り越える際のように車体が大
きく揺れた場合に、前記スプールのヒステリシス駆動に
よって比較的大きな減衰力が得られ、収れん性が向上す
るとともに、スカイフック制御に近い減衰力波形が得ら
れることにより、ばね上の共振を効果的に抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の一実施形態を示すショックアブソー
バの一部分の縦断面図。 【図２】 図１に示されたショックアブソーバを備えた
サスペンションの縦断面図。 【図３】 図１に示されたショックアブソーバに使われ
る減衰力切替スプールとメータリングロッドの縦断面
図。 【図４】 図１に示されたショックアブソーバにおいて
ピストンロッドが中立位置から圧側に移動する際の作動
液の流れを示す断面図。 【図５】 図１に示されたショックアブソーバにおいて
ピストンロッドが圧側から中立位置に向って移動する際
の作動液の流れを示す断面図。 【図６】 図１に示されたショックアブソーバにおいて
ピストンロッドが中立位置から伸び側に移動する際の作
動液の流れを示す断面図。 【図７】 図１に示されたショックアブソーバにおいて
ロッドが伸び側から中立位置に向って移動する際の作動
液の流れを示す断面図。 【図８】 図１に示されたショックアブソーバのストロ
ークと減衰力との関係を示す図。 【図９】 図１に示されたショックアブソーバのばね上
共振付近での減衰力波形を示す図。 【図１０】 図１に示されたショックアブソーバの入力
周波数比と振動伝達比との関係を示す図。 【図１１】 従来のストローク感応ショックアブソーバ
のストロークと減衰力との関係を示す図。 【符号の説明】 １２…ショックアブソーバ ２２…シリンダ ２３…ピストンロッド ４１…減衰力発生部 ６０…減衰力切替スプール ６３…流通部 ６５，６６…ポート ８０…メータリングロッド ８３…ストッパ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60G 17/08 F16F 9/34 F16F 9/48

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】シリンダと、 前記シリンダに軸線方向に移動自在に挿入されかつシリ
   ンダの内部を第１の液室と第２の液室とに仕切るピスト
   ンおよび減衰力発生部を有するピストンロッドと、 前記第１の液室と第２の液室に通じるポートと、 前記ピストンロッドに軸線方向に移動可能に挿入されか
   つ前記ピストンロッドに対し所定の相対位置にある時に
   前記ポートを介して前記第１の液室と第２の液室とに連
   通する流通部を有する減衰力切替スプールと、 一端がシリンダ側に固定されかつ他端側が前記減衰力切
   替スプールに挿入されかつ前記シリンダに対する前記減
   衰力切替スプールの軸線方向の可動範囲を規制するスト
   ッパ部を有するメータリングロッドと、 を具備したことを特徴とするショックアブソーバ。