JP3719454B2 - 油圧緩衝器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両搭載用の油圧緩衝器に関し、特に、振動周波数に感応して発生減衰力が所謂ハイカット調整されるようにした油圧緩衝器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される油圧緩衝器は、振動周波数に感応して発生減衰力が調整されるように構成されることが多い。
【０００３】
例えば、この種の周波数感応式油圧緩衝器として、特開平７−１３９５７７号公報に開示されたものが開発されている。
【０００４】
この油圧緩衝器は、シリンダ内にピストンを介して上下二つの油室が区画されると共に、該二つの室がピストンに形成した通路を介して連通し、この通路の出口側に減衰弁を設けたものである。
【０００５】
減衰弁は、ハウジングとハウジング内に直列に挿入されたスプールとピストンと、スプールとフリーピストンの背部に設けたスプリングと、スプールの中央に設けられ、且つスプールの上方通路と背部油室とを連通するオリフィスとで構成されたものである。この油圧緩衝器によれば、低周波領域ではスプールの上方通路の油がオリフィスを介してスプールの背部の油室に流れる為にオリフィス前後の圧力差は小さく、この為スプールの通路に対する開度が小さく、従って、減衰弁による減衰力は高くなる。他方、高周波領域ではオリフィス中を油が流れず、従ってオリフィス前後の圧力差が大きくなり、この圧力差でスプールが通路を大きく開き、減衰力は低い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記、従来の減衰弁では、低周波領域ではスプール背部のスプリングの付勢力とピストン内通路の圧力の釣り合いでスプールが移動し減衰力が決まる。一方、高周波領域では上記スプリングの付勢力と、上記通路内の圧力とスプール背部の油室との差圧により減衰力が決まる。この為、低周波数時の減衰力を高くするにはスプール背部のスプリングの付勢力を大きくする必要があるが、他方高周波時にスプールを大きく下降して減衰力を低くしたい時には上記スプリングの付勢力を小さくする必要があり、この矛盾のために事実上高低周波時の減衰力差を大きくできないという不具合がある。
【０００７】
又、スプールの中央にオリフィスが形成されている為に、このオリフィスを介して低周波時に油が流れ、その時の流体力で必要以上にスプールが移動し、所望の減衰力が得られないという不具合がある。
【０００８】
更に、スプールの背部にフリーピストンが設けられているが、フリーピストンが復帰するときこのフリーピストンがハウジングの段部に急激に当り、衝撃音が発生するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、低周波時の減衰力と高周波時の減衰力との差を大きくでき、オリフィスを油が流れるときに流体が発生してもこれに影響されることなくスプールを静止でき、更にフリーピストンの復帰時における衝撃音の発生を防止できる油圧緩衝器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の構成は、シリンダ内に二つの油室が区画され、二つの油室は減衰バルブを介して開閉され、更に前記減衰バルブを迂回して二つの油室を連通するバイパス路が形成され、このバイパス路内には当該バイパス路を開閉するスプールが移動自在に挿入され、バイパス路内におけるスプールの上面側油室と背圧面側油室とはオリフィスを介して接続され、上記スプールの背面側には当該スプールを閉じ方向に附勢するスプリングとフリーピストンが移動自在に配設されている油圧緩衝器において、上記バイパス路の途中に上記上面側油室に開口するポートを備えたストッパと中空なガイドとを直列に設け、上記スプールをピストン部と、ピストン部から起立して当該ピストン部より小径の環状シート部とで構成させ、上記スプールを上記ピストン部を介して上記ガイド内に移動自在に挿入すると共に上記シート部を上記ストッパに当接して上記ポートを開閉させ、更に上記ストッパとガイドにそれぞれスプールの上面側油室と背圧面側油室とを接続する通路とオリフィスとを設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
この場合、減衰バルブがピストンに設けられ、バイパス路がピストンロッドと当該ピストンロッドの下端に設けたハウジング内に形成され、ハウジング内にストッパとガイドとを挿入し、ストッパに通路を形成すると共にガイドの下部に横方向に向けてオリフィスが形成されているのが好ましい。
【００１２】
更に、フリーピストンの衝撃音の発生を防止するため、スプールとフリーピストンとの間にフリーピストン用ストッパが設けられ、当該フリーピストン用ストッパが可撓性のある板材で形成され、この板材がハウジングの内周に固定されているのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて説明する。
図１、図２、図３は本発明の各実施の形態を示し、これらの油圧緩衝器は、シリンダ１内に二つの油室 A,B が区画され、二つの油室 A,B は減衰バルブ４を介して開閉され、更に前記減衰バルブ４を迂回して二つの油室 A,B を連通するバイパス路 R4 が形成され、このバイパス路 R4 内には当該バイパス路 R4 を開閉するスプールが移動自在に挿入され、バイパス路内におけるスプールの上面側油室と背圧面側油室とはオリフィスを介して接続され、上記スプールの背面側には当該スプールを閉じ方向に附勢するスプリング１２とフリーピストンが移動自在に配設されているものである。
そして、上記バイパス路 R3 の途中に上記上面側油室６ a に開口するポート１８ｂを備えたストッパ１８と中空なガイド１７とを直列に設け、上記スプール１０をピストン部１０ａと、ピストン部１０ａから起立して当該ピストン部１０ａより小径の環状シート部１０ｂとで構成させ、上記スプール１０を上記ピストン部１９ａを介して上記ガイド１７内に移動自在に挿入すると共に上記シート部１０ｂを上記ストッパ１８に当接して上記ポート１８ｂを開閉させ、更に上記ストッパ１８とガイド１７にそれぞれスプール１０の上面側油室６ a と背圧面側油室 R4 とを接続する通路１７ a 、１８ a とオリフィス１７ｃとを設けている。
以下更に各実施の形態について、詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示すもので、これは、シリンダ１内にピストン３を介してピストンロッド２が移動自在に挿入され、ピストン３はシリンダ１内にロッド側油室Ａとピストン側油室Ｂとを区画し、二つの油室Ａ，Ｂはピストン３に設けた伸側ポート３ｂと圧側ポート３ｃを介して連通し、伸側ポート３ｂの出口側にはスプリング４ａで閉じ方向に付勢された伸側減衰バルブ４が開閉自在に設けられ、同じく圧側ポート３ｃの出口側にはばねで閉じ方向に付勢されたチェック弁７開閉自在に設けられたものである。更に、この実施の形態に係る油圧緩衝器は、上記伸側減衰バルブ４を迂回するバイパス路Ｒ３が形成され、このバイパス路Ｒ３はピストンロッド２とこのピストンロッド２の下部に結合したハウジング６たるピストンナットに形成され、当該バイパス路Ｒ３内とこのバイパス路Ｒ３を開閉するスプール１０が移動自在に挿入されている。又、バイパス路Ｒ３内におけるスプール１０の上面側油室６ａと、一次遅れ圧力室たる背圧面側油室Ｒ４とはオリフィス１７ｃを介して接続され、スプール１０の背面側にはフリーピストン１３が移動自在に配設されている。ハウジング６内には、水平な板状のストッパ１８と、上下二つの中空なガイド１７，１９と、中央に開口を備えたスペーサ１５と、可撓性のある板状ストッパ１４とが直列に挿入され、上方のガイド１７内にスプール１０が上下移動自在に挿入され、下方のガイド１９内にフリーピストン１３が上下移動自在に挿入されている
【００１４】
ピストンロッド２の先端インロー部２ａには、シリンダ１内に摺動可能に収装され該シリンダ１内に上方油室たるロッド側油室Ａと下方油室たるピストン側油室Ｂとを区画形成するピストン３が連設されている。
【００１５】
また、ピストン３を構成するピストン本体３ａには、ロッド側油室Ａとピストン側油室Ｂとの連通を可能にする伸側ポート３ｂ及び圧側ポート３ｃが開穿されており、伸側ポート３ｂの下流側が伸側減衰バルブ４で、また、圧側ポート３ｃの下流端がチェック弁で、それぞれ開放可能に閉塞されている。
【００１６】
ピストンロッド２の先端インロー部２ａには、チェック弁７とピストン本体３ａと伸側減衰バルブ４が直列に挿入され、これらの部材は上記インロー部に螺着した中空なピストンナットからなるハウジング６の上端で挾持されている。
【００１７】
伸側バルブ４は、ピストンナット６の段部に支持されたスプリング４ａでバックアップされている。
【００１８】
また、チェック弁７は、伸側ポート３ｂに対向する開口７ａを有してロッド側油室Ａとピストン側油室Ｂとの連通を可能にしている。
【００１９】
一方、該油圧緩衝器は、伸側減衰バルブ４及びチェック弁７を迂回してロッド側油室Ａとピストン側油室Ｂとの連通を可能にするバイパス路Ｒ３を有してなるとしている。
【００２０】
該バイパス路Ｒ３は、図示例では、ピストンロッド２の先端インロー部２ａの上方近傍部に開穿されてロッド側油室Ａに連通する横孔２ｃと、ピストンロッド２の先端インロー部２ａの軸芯部に開穿されて上記横孔２ｃに連通する縦孔２ｄと、ストッパの中央に形成したポート１８ｂと、ガイド１７に設けたポート１７ａと、ハウジング６に形成した横方向のポート６ｃとで構成されている。
【００２１】
スプール１０は、外周に環状の案内部を備えた有底筒状の部材で構成されており、このスプール１０が所謂中立状態におかれて静止するときにバイパス路Ｒ３が遮断されると共に、スプール１０が図中で下降方向となるその後退方向に摺動するときに開放されることになるように設定されている。
【００２２】
図示例にあって、スプール１０の配在によって、上面側油室６ａと下方の背圧面側油室Ｒ４とが区画形成されており、背圧面側油室Ｒ４より下方には、ガイド１９内においてフリーピストン１３が上下摺動自在に配設されている。
【００２３】
そして、背圧面側油室Ｒ４にはスプリング１２に配設されていて、該スプリング１２がスプール１０を閉じ方向に付勢し、この付勢力がバランスしてスプール１０を所謂中立状態にして静止させるときに、前記ポート１８ｂを閉じてバイパス路Ｒ３を閉塞するように設定されている。
【００２４】
尚、背圧面側油室Ｒ４に配設されたスプリング１２は、図中で下端となるその基端が環状バネシートたるスペーサ１５に係止されている。
【００２５】
ストッパ１８とガイド１７とには通路１８ａ，１７ｂが形成され、又、ガイド１７の下部には横方向に向けてオリフィス１７ｃが形成され、これらの通路１８ａ，１７とオリフィス１７ｃがスプール１０を迂回して上面側油室６ａと背圧面側油室Ｒ４とを連通させている。
【００２６】
フリーピストン１３は、図中で下面側となるその背面側に配設されたスプリング１３ａで図中で上昇方向となる前進方向に付勢されており、該スプリング１３ａの図中で下端となるその基端がハウジング６の周壁部６ｂのカシメ端６ｄに固着されたシート部材１６に係止されている。
【００２７】
尚、シート部材１６は、開口１６ａを有していて、フリーピストン１３の背面側とピストン側油室Ｂとの連通を許容している。
【００２８】
尚、スプール１０は、図示例にあって、その外周にガイド１７の周壁部の内周に摺接されるシール部材を介装している。
【００２９】
以上のように形成されたこの実施の態様に係る油圧緩衝器では、ピストン部３がシリンダ１内を上昇する伸側行程時には、基本的には、高圧側油室となるロッド側油室Ａからの作動油がピストン３の伸側バルブ４を介して低圧側油室たるピストンカ側油室Ｂに流出される。そして、作動油が伸側バルブ４を通過するときに、所定の大きさの伸側減衰力が発生されることになる。
【００３０】
ところで、上記の伸側行程時には、ロッド側油室Ａからの油圧がピストンロッド２に開穿の横孔２ｃ及び縦孔２ｄを介してスプール１０の受圧面側に形成されている上面側油室６ａ内に作用する。
【００３１】
このとき、ピストン３の振動周波数が低周波数領域にあるときには、上面側油室６ａに供給された油圧が通路１８ａ，１７ｂ，及びオリフィス１７ｃを介してスプール１０の背圧面側に形成されている背圧面側油室Ｒ４にも供給される。このため、上面側油室６ａと背圧面側油室Ｒ４との間は同圧となって油圧差が現出されなくなり、それ故、スプール１０がスプリング１２で中立状態に維持されていることと相俟って静止状態に維持され、バイパス路Ｒ３が閉鎖状態に維持されることになる。
【００３２】
その結果、上記の伸側行程時には、ロッド側油室Ａからの作動油が減衰バルブ４のみを通過して低圧側油室たるピストン側油室Ｂに流出することになり、減衰バルブ４で設定された所定の高い減衰力の発生が可能になる。
【００３３】
ところで、上記の場合、油は、ガイド１７の下部に設けたオリフィス１７ｃを介して背圧面側油室Ｒ４に導かれるから、このオリフィス１７ｃで流体力が発生してもスプール１０には影響がなく、このスプール１０が開くようなことが無いという効果がある。
【００３４】
上記背圧面側油室Ｒ４に供給された油圧は、ピストン３の摺動方向が所謂逆方向になるとき、即ち、圧縮作動時にはフリーピストン１３が上方に移動し、上記オリフィス１７ｃと通路１７ｂ，１８ａを介して上面側油室６ａに戻される。この際、フリーピストン１３は、ストッパ１４に当るが、このストッパ１４が可撓性の板材であることから急激な衝撃音の発生が防止される。
【００３５】
上記伸側行程時において、ピストン３の振動周波数が低周波数領域を脱して、特に、高周波数領域になると、ロッド側油室Ａからの油圧が上面側油室６ａには供給されるが、オリフィス１７ｃの絞りにより背圧面側油室Ｒ４には供給されなくなる。
【００３６】
その結果、このときには、上面側油室６ａと背圧面側油室Ｒ４との間では上面側油室６ａの内圧の方が高くなり、その結果、油圧差が現出されることになり、スプール１０が背圧面側油室Ｒ４に配在のスプリング１２の付勢力に抗して図中で下降方向となる後退方向に摺動してバイパス路Ｒ３を開放状態にする。
【００３７】
尚、スプール１０の後退方向への摺動時には、フリーピストン１３がこれを付勢するスプリング１３ａの付勢力に抗して図中で下降するように後退してスプール１０の摺動を保障する。
【００３８】
その結果、ロッド側油室Ａからの作動油がバイパス路Ｒ３を通過してピストン側油室Ｂに流出することになり、伸側減衰バルブ４を通過する油量が減り、該伸側減衰バルブ４で設定された所定の低い減衰力が発生される。
【００３９】
即ち、シリンダ１内における振動周波数が低周波数領域から高周波数領域になると、それまで発生されていた減衰力の発生状態がより低い減衰力の発生状態に変更調整される。即ち、減衰力が所謂ハイカット調整されることになる。
【００４０】
上記した所謂ハイカット調整は、同じ構造のものを使用することにより、油圧緩衝器におけるベースバルブ部にも利用できることはいうまでもない。
【００４１】
次に、図２は、本発明の他の実施の形態に係る油圧緩衝器を示し、これはストッパ１８とガイド１７の構造を若干変更したものである。即ち、図１では、ガイド１７のフランジ状支持部に縦方向の通路１７ｂを形成していたが、この実施の形態では通路１７ｂを省略したものである。又、ストッパ１８は、中央の円筒部とこの円筒部の外周に一体に設けたフランジ状の支持部とを設け、円筒部の中央にスプール１０で開閉されるポート１８ｂを縦方向に形成し、支持部に通路１８ａと、バイパス路Ｒ３の一部をなすポート１８ｃを形成したものである。
【００４２】
その他の構成と作用，効果は、図１の実施の形態と同じであり、同一の構造は同一の符号を付すことで詳細は省略する。
【００４３】
同じく、図３は、本発明の更に別の実施の形態に係る油圧緩衝器を示すものであって、この実施の形態は、図２の実施の形態のものを更に変更し、上下二つのガイド１７，１９を中央のスペーサ１５の上下に直接接続させ、ガイド１７，１９の各外周とハウジング６の内周との間に縦方向に通じる隙間Ｐを形成し、上方のガイド１７に、この隙間Ｐと背圧面側油室Ｒ４とを連通するオリフィス１７ｃを形成し、同じ下方のガイド１９に上記隙間Ｐとフリーピストン１３の背圧面側油室Ｒ５とを連通させるオリフィス１９ａを形成したものである。
【００４４】
この場合には、低周波領域において、隙間Ｐからの油がオリフィス１７ｃを介してスプール１０の背圧面側油室Ｒ４に流れると共に、一部はオリフィス１９ａを介してフリーピストン１３の背圧面側油室Ｒ５にも導かれる。この為、スプール１０側の背圧面側油室Ｒ４の圧力が上昇してフリーピストン１３を下降させながら、フリーピストン１３がオリフィス１９ａを閉じるまではオリフィス１９ａからも油が流れており、その結果、低周波数領域であっても微振幅の場合には図１，図２の実施の形態のものに比べて低い減衰力特性が得られるという効果を有している。
【００４５】
その他の構成，効果は、図１，図２の実施の形態と同じであり、同一の構造は同一の符号を付すことで詳細は省略する。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果がある。
【００４７】
▲１▼各請求項の発明によれば、ピストン内の振動周波数が低周波数領域にあるときに、スプールが閉じ状態に維持されてバイパス路を閉鎖して言わば高い減衰力の発生を可能にする一方で、ピストン内の振動周波数が低周波数領域を脱し、特に、高周波数領域になるときには、スプールが摺動してバイパス路を開放して言わば低い減衰力の発生を可能にし、両者の減衰力差を大きくできる。入力振動が低周波数と高周波数とを混在する重畳波振動の場合であっても、高周波要素に感応して発生減衰力を低くする調整、即ち、所謂ハイカット調整が確実に実現されることになる利点がある。
【００４８】
▲２▼同じく、スプールは、振動周波数が低周波数領域にあるときには、スプリングの付勢力によって中立状態におかれて閉じ状態におかれるように構成されてなるから、ピストン速度が低速域にあり、減衰力が低く、内圧が小さい時であっても、確実にバイパス路を閉鎖して所定の高減衰力の発生状態を実現できることになる利点がある。
【００４９】
▲３▼同じく、油圧緩衝器が静止状態から極微低速で伸縮を開始するような場合にあっても、スプールによるバイパス路の閉鎖が予め実現されているから、高圧側油室からの作動油がバイパス路を介して低圧側油室に流出されることがなく、確実に所定の高減衰力の発生を期待できる利点がある。従って、この発明に係る油圧緩衝器は、振動周波数に適確に感応して所定の減衰力を発生し得て、車両への搭載に最適となる。
【００５０】
▲４▼同じく、スプールの背部における背圧面側油室はスプールを迂回したストッパの通路とガイドのオリフィスを介してスプールの上面側油室に連通しているために、オリフィスを油が流れて流体力が発生してもスプールには影響がなく、開くことがないので所望の減衰力が得られる。
【００５１】
▲５▼請求項３の発明によれば、フリーピストンがフリーピストン用ストッパに復帰時に衝突してもこのストッパが可撓性の板材であるから衝撃音の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施のの形態に係る油圧緩衝器を示す一部縦断面図である。
【図２】この発明の他の実施の形態に係る油圧緩衝器を示す一部縦断面図である。
【図３】他の実施の形態に係る油圧緩衝器の一部縦断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ ピストンロッド
３ ピストン
４ 減衰バルブとしての伸側減衰バルブ
６ ハウジンクとしてのピストンナット
１０ スプール
１２，１３ａ スプリング
１３ フリーピストン
１４ フリーピストン用ストッパ
１７，１９ ガイド
１７ｃ，１９ａ オリフィス
１８ｂ，１８ｃ ポート
１８ ストッパ
Ａ ロッド側油室
Ｂ ピストン側油室
６ａ 上面側油室
Ｒ３ バイパス路
Ｒ４ 背圧面側油室

Claims (3)

1. 「 シリンダ内に二つの油室が区画され、二つの油室は減衰バルブを介して開閉され、更に前記減衰バルブを迂回して二つの油室を連通するバイパス路が形成され、このバイパス路内には当該バイパス路を開閉するスプールが移動自在に挿入され、バイパス路内におけるスプールの上面側油室と背圧面側油室とはオリフィスを介して接続され、上記スプールの背面側には当該スプールを閉じ方向に附勢するスプリングとフリーピストンが移動自在に配設されている油圧緩衝器において、上記バイパス路の途中に上記上面側油室に開口するポートを備えたストッパと中空なガイドとを直列に設け、上記スプールをピストン部と、ピストン部から起立して当該ピストン部より小径の環状シート部とで構成させ、上記スプールを上記ピストン部を介して上記ガイド内に移動自在に挿入すると共に上記シート部を上記ストッパに当接して上記ポートを開閉させ、更に上記ストッパとガイドにそれぞれスプールの上面側油室と背圧面側油室とを接続する通路とオリフィスとを設けたことを特徴とする油圧緩衝器
2. 減衰バルブがピストンに設けられ、バイパス路がピストンロッドと当該ピストンロッドの下端に設けたハウジング内に形成され、ハウジング内にストッパとガイドとを挿入し、ストッパに通路を形成すると共にガイドの下部に横方向に向けてオリフィスが形成されている請求項１の油圧緩衝器。
3. スプールとフリーピストンとの間にフリーピストン用ストッパが設けられ、当該フリーピストン用ストッパが可撓性のある板材で形成され、この板材がハウジングの内周に固定されている請求項２の油圧緩衝器。

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