JP4003140B2

JP4003140B2 - 油圧緩衝器

Info

Publication number: JP4003140B2
Application number: JP11355397A
Authority: JP
Inventors: 純也立川
Original assignee: Hitachi Ltd; Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp; Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JPH10287117A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の懸架装置に装着される車高自動調整機能を有する油圧緩衝器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自動車等の車両においては、懸架装置のばね上、ばね下間に油圧緩衝器を装着して、懸架ばねの振動を減衰させることによって、乗り心地および操縦安定性を向上させるようにしている。
【０００３】
ところが、バン、ワゴン車等の比較的積載重量の大きな車両においては、乗員の乗り降り、荷物の積み降ろし等にともなう積載荷重の変化によって、車高が大きく変化して乗り心地および操縦安定性が低下することがある。このため、積載荷重の大小に関係なく自動的に一定の車高を保つことができる懸架装置が望まれている。
【０００４】
そこで、従来、例えば特開昭６０−２６１７１３号公報に記載されるように、ガスおよび油液が封入されたオイルタンクおよびリザーバと、ピストンロッドの伸縮によってオイルタンクの油液をシリンダ内へ供給するポンプ手段と、ピストンロッドの位置に応じてポンプ手段およびシリンダ内の圧油をオイルタンクへリリーフするリリーフ手段とを備え、走行時の懸架装置の振動を利用してポンプ手段およびリリーフ手段を作動させてシリンダ内の圧力を適宜加減してピストンロッドの伸長長さを一定に調整することによって、自動的に一定の車高を保つようにした、いわゆるセルフポンピング式の油圧緩衝器が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、上記セルフポンピング式油圧緩衝器のポンピング手段は、ピストンロッド側に連結されたポンプチューブ内に、シリンダ側に連結されたポンプロッドを摺動可能に嵌合させ、ポンプロッド先端部によって、ポンプチューブ内にポンプ室を形成し、ピストンロッドのストロークにともなうポンプチューブとポンプロッドとの相対変位によって、ポンプ室を拡大、縮小することにより、ポンピングを行うようになっている。このため、ピストンロッドのストローク速度が大きくなり、ポンプチューブとポンプロッドとの摺動速度が大きくなると、摺動部に油膜切れが生じやすくなり、ポンプチューブおよびポンプロッドの摩耗による車高自動調整機能の劣化を生じる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ポンプ手段を構成するポンプチューブとポンプロッドとの摺動部の油膜切れを防止するようにしたセルフポンピング式の油圧緩衝器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、油液が封入されたシリンダと、油液が貯留されたオイルタンクと、前記シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの移動によって生じる油液の流動を制御して減衰力を発生させる減衰力発生手段と、前記ピストンロッド側に連結されたポンプチューブと、前記シリンダ側に連結され一端が前記ポンプチューブ内に摺動可能に嵌合されたポンプロッドと、前記ピストンロッドのストロークにともなう前記ポンプチューブと前記ポンプロッドとの相対変位によって前記オイルタンクから前記シリンダ内に油液を供給するポンプ手段と、前記ポンプチューブと前記ポンプロッドとの相対位置に応じて前記シリンダから前記オイルタンクに油液を戻す戻し手段とを備え、前記ピストンロッドのストロークによって前記オイルタンクと前記シリンダとの間で油液を給排することにより、前記ピストンロッドの伸長長さを所定長さに調整するようにした油圧緩衝器において、前記戻し手段として、前記オイルタンクに連通して前記ポンプロッドの周囲の一側に開口するオリフィスポートが設けられ、前記ポンプロッドに、その軸方向において前記オリフィスポートの近傍に油溜溝が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成したことにより、ピストンロッドのストロークによって、ポンプ手段および戻し手段が作動して、オイルタンクとシリンダとの間で油液が給排されてピストンロッドの伸長長さが所定長さに調整される。このとき、油溜溝によって、ポンプチューブとポンプロッドとの摺動部に油液が保持されるので、摺動部の油膜切れが防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１に示すように、油圧緩衝器１は、シリンダ２と、シリンダ２の周囲に配置された環状のリザーバ３と、これらの下方に配置されたオイルタンク４とを備えている。シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に嵌装されており、このピストン５によってシリンダ２内がシリンダ上室2aとシリンダ下室2bとの２室に画成されている。ピストン５には、中空のピストンロッド６の一端がピストンボルト７を介してナット８によって連結されており、ピストンロッド６の他端側はシリンダ２の上端部に装着されたロッドガイド９およびオイルシール10に挿通されてシリンダ２の外部へ延出されている。オイルタンク４内には、フリーピストン11が摺動可能に嵌装されており、フリーピストン11によってオイルタンク４内がシリンダ下室2bに隣接するオイル室4aと、底部側のガス室4bとに画成されている。そして、シリンダ上下室2a，2bおよびオイル室4a内には油液が封入され、リザーバ３内には油液およびガスが封入され、また、ガス室4bにはガスが封入されている。
【００１１】
ピストン５には、シリンダ上下室2a，2b間を連通させる油路12，13およびこれらの油路12，13を流れる油液の流動を制御して減衰力を発生させるオリフィスおよびディスクバルブからなる減衰力発生機構14，15（減衰力発生手段）が設けられている。また、シリンダ下室2bとリザーバ３とは、シリンダ２の底部に設けられた油路16および油路16a によって、適度な流通抵抗をもって互いに連通されており、互いの圧力がこれらの油路16および油路16a を介して伝達されるようになっている。
【００１２】
中空のピストンロッド６の内部には、小径部17a と大径部17b とを有する段付のポンプチューブ17が挿入されて、ばね18によってピストンボルト７に押圧されて固定されている。そして、ポンプチューブ17の周囲に環状油路19が形成されている。環状油路19は、ピストンロッド６の側壁に設けられた油路20によってシリンダ上室2aに連通されている。
【００１３】
シリンダ２内には、その中心軸に沿って管状のポンプロッド21が設けられている。ポンプロッド21の基端部は、シリンダ３の底部に固定されており、先端部は、ピストンボルト７を貫通し、ピストンロッド６の内部のポンプチューブ17の大径部17b に挿通されて小径部17a 内に摺動可能に嵌合されている。そして、ポンプロッド21の先端部によって小径部17a 内にポンプ室22が形成されている。ポンプ室22は、ポンプロッド21の先端部に設けられた逆止弁23を介してポンプロッド21内の油路21a によってオイルタンク４のオイル室4aに連通されている。逆止弁23は、オイル室4a側からポンプ室22側への油液の流通のみを許容する。また、ポンプ室22は、ポンプチューブ17の小径部17a 側の端部に設けられてポンプ室22側から環状油路19側への油液の流通のみを許容する逆止弁24を介して環状油路19に連通されている。
【００１４】
図２ないし図４に示すように、ポンプロッド21の先端部は、二面取りされており、先端部から所定部位まで延びる二面取り部25が形成されている。二面取り部25は、その下端部の二面幅が徐々に大きくなって滑らかな傾斜面となっている。なお、図１および図２には、ポンプロッド21の直交する二平面による変則断面が示されている。また、ポンプロッド21の側壁には、二面取り部25と平行に径方向に延びるオリフィスポート26が設けられている。オリフィスポート26は、二面取り部25の下端部よりも上方に配置されており、二面取り部25の下端部とオリフィスポート26との間でピストンロッド６の伸長長さの標準範囲を決定している。
【００１５】
上記の構成において、ポンプチューブ17、ポンプロッド21、ポンプ室22、逆止弁23，24および二面取り部25によって、オイルタンク４からシリンダ２に油液を供給するポンプ手段を構成し、オリフィスポート26によって、シリンダ３からオイルタンク４に油液を戻す戻し手段を構成している。また、シリンダ３の底部には、シリンダ下室2b内の油液の圧力が所定圧力に達したとき、開弁して油路16a を介してシリンダ下室2b内の圧油をオイル室4aへ逃がすリリーフ弁27が設けられている。
【００１６】
図３および図４に示すように、ポンプロッド21の外周部には、その軸方向におけるオリフィスポート 26 の近傍に周方向に沿って複数の油溜溝28が形成されており、ポンプチューブ17の小径部17a とポンプロッド21との摺動部に油膜が保持されやすいようになっている。なお、油溜溝28の断面形状は、油膜を保持しやすい形状であれば、三角形、矩形、半円形等、任意の形状とすることができる。
【００１７】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
【００１８】
油圧緩衝器１は、通常の油圧緩衝器と同様に車両の懸架装置に装着される。そして、ピストンロッド６のストロークにともなうピストン５の移動によって、シリンダ上下室2a，2b間で油液が油路12，13を流通して減衰力発生機構14，15によって減衰力が発生する。このとき、ストロークにともなうピストンロッド６のシリンダ２内への侵入、退出によるシリンダ２内の容積変化をリザーバ３内のガスの圧縮、膨張によって補償する。
【００１９】
次に、油圧緩衝器１の車高自動調整機能について説明する。通常、空車時において、ピストンロッド６の伸長長さは、所定の標準範囲内にある。この状態では、ポンプロッド21の二面取り部25がポンプチューブ17の大径部17b と連通しており、ポンプ室22が二面取り部25および大径部17b を介してシリンダ下室2bに連通されているので、ピストンロッド６が伸縮してもポンプ手段によるポンピング動作は行われない。
【００２０】
積載荷重の増加によって車高が低下して、ピストンロッド６の伸長長さが標準範囲よりも短くなると、ポンプロッド21の二面取り部25がポンプチューブ17の大径部17b から遮断される。この状態では、走行時の振動によってピストンロッド６が伸縮すると、伸び行程時には、ポンプロッド21の後退によってポンプ室22内が減圧されて、逆止弁23が開いてオイル室4a内の油液が油路21a を通ってポンプ室22に導入される。また、縮み行程時には、ポンプロッド21の前進によってポンプ室22内が加圧されて、逆止弁24が開いてポンプ室22の油液が環状油路19および油路20を通ってシリンダ上室2aに供給され、さらに、シリンダ下室2bおよびリザーバ３に供給され、リザーバ３内のガスを加圧してピストンロッド６を伸長させる。
【００２１】
このようにして、走行時の振動を利用してポンプ手段によるポンピング動作を繰り返すことによってピストンロッド６を伸長させて車高を上げる。そして、車高が標準車高に達して、ピストンロッド６の伸長長さが標準範囲に達すると、ポンプロッド21の二面取り部25がポンプチューブ17の大径部17b に連通してポンピング動作が解除される。
【００２２】
また、積載荷重の減少によって車高が上昇して、ピストンロッド６の伸長長さが標準範囲より長くなると、ポンプロッド21のオリフィスポート26がポンプチューブ17の大径部17b に連通されて、シリンダ下室2b内の油液が大径部17b 、オリフィスポート26および油路21a を通ってオイル室4aに戻され、ピストンロッド６が短縮して車高が下がる。車高が標準車高まで下がってピストンロッド６が標準範囲まで短縮されると、オリフィスポート26がポンプチューブ17の小径部17a によって閉鎖されてシリンダ下室2bからオイル室4aへの油液の戻し動作が解除される。
【００２３】
このようにして、走行時の振動を利用して、ポンピング動作および戻し動作を繰り返して、ピストンロッド６の伸長長さを標準範囲内に調整することにより、積載荷重にかかわらず車高を一定範囲に調整することができる。なお、ポンピング動作または走行時の路面からの突き上げ等によって、シリンダ２内の圧力が過度に上昇した場合には、リリーフ弁27が開いてシリンダ２内の圧油をオイル室4aへ逃がすことによって、油圧緩衝器１のシール部および各部材の接合部の負担を軽減するとともに、車体への衝撃を緩和する。
【００２４】
また、ポンプロッド21には、油溜溝28が設けられており、油溜溝28によってポンプロッド21とポンプチューブ17の小径部17a との摺動部に油膜が保持されやすくなっているので、摺動部に充分な厚さの油膜を形成することができ、油膜切れを防止し潤滑性を確保して、ポンプチューブ17およびポンプロッド21の摩耗による劣化を防止することができる。
【００２５】
次に、ポンプチューブ17の小径部17a とポンプロッド21との摺動部の潤滑について、図５および図13を参照してさらに詳細に説明する。
【００２６】
図５および図13に示すように、ポンプ室22が加圧されたとき、ポンプチューブ17の小径部17a とポンプロッド21との間は、ポンプ室22の圧力P₁が伝達されて高圧となっており、一方、ポンプロッド21内の油路21a の圧力P₂は、オイルタンク４の圧力にほぼ等しく低圧となっている。そして、ポンプロッド21のオリフィスポート26の開口部の周辺部には、オリフィスポート26を介して油路21a の圧力P₂が作用する（圧力P₂が作用する部分の大きさを面積A₂で示す）。したがって、ポンプ室22と油路21a との圧力差によって横力F₂＝（P₁−P₂）A₂が発生し、この横力F₂によって、ポンプロッド21は、オリフィスポート26側のポンプチューブ17の内壁に押しつけられることになる。このとき、油溜溝28によってポンプチューブ17の小径部17a とポンプロッド21との間には、充分な厚さの油膜が形成されているので、ポンプチューブ17とポンプロッド21との密着を防止して面積A₂を小さくすることができ、ポンプロッド21に作用する横力F₂を軽減して、摺動を円滑にするとともに油膜切れを防止することができる。
【００２７】
次に、参考として、図10および図11に示すように、ポンプロッド21に油溜溝が設けられていない場合を仮定して、ポンプチューブ17の小径部17a とポンプロッド21との摺動部の潤滑について、図12および図13を参照して説明する。
【００２８】
図12および図13に示すように、上記の場合と同様、ポンプロッド21のオリフィスポート26の開口部の周辺部には、オリフィスポート26を介して油路21a の圧力P₂が作用し（圧力P₂が作用する部分の大きさを面積A₁で示す）、ポンプ室22と油路21a との圧力差によって横力F₁＝（P₁−P₂）A₁が発生して、ポンプロッド21がオリフィスポート26側のポンプチューブ17の内壁に押しつけられる。このとき、ポンプロッド21に油溜溝が設けられていないため、ポンプロッド21とポンプチューブ17との間に充分な油膜が形成されないので、ポンプロッド21とポンプチューブ17とが密着しやすく、面積A₁が大きくなり、横力F₁も大きくなる。その結果、ポンプチューブ17とポンプロッド21との摺動速度が大きくなると、摺動部に油膜切れが生じる虞があり、ポンプチューブ17およびポンプロッド21の摩耗による劣化の原因となる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、油溜溝28は、ポンプロッド21の周方向に沿って円形状または円弧形状に形成されているが、本発明はこれに限らず、油膜を保持しやすい形状であれば任意の形状とすることができ、例えば図６に示すようにポンプロッド21の軸方向に対して傾斜させ、図７に示すように三角波形状とし、また、図８に示すように波形状とすることもできる。さらに、ポンプロッド21の油溜溝28とともに、または、その代わりに、図９に示すように、ポンプチューブ17の小径部の内周面に、油溜溝29を形成することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、セルフポンピング式の油圧緩衝器において、ポンプチューブのオリフィスポートの近傍に油溜溝を形成したことにより、油溜溝によって、ポンプチューブとポンプロッドとの摺動部に油液が保持されるので、摺動部の油膜切れを防止することができ、潤滑性を確保して、ポンプチューブおよびポンプロッドの摩耗による車高自動調整機能の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の油圧緩衝器の縦断面図である。
【図２】図１の装置のポンプロッドおよびポンプチューブの嵌合部の拡大図である。
【図３】図１の装置のポンプロッドの先端部を拡大して示す正面図である。
【図４】図３のポンプロッドの先端部の側面図である。
【図５】図１の装置のポンプロッドとポンプチューブとの摺動部の潤滑状態を示す模式図（縦断面図）である。
【図６】図３のポンプロッドの第１変形例を示す正面図である。
【図７】図３のポンプロッドの第２変形例を示す正面図である。
【図８】図３のポンプロッドの第３変形例を示す正面図である。
【図９】内周面に油溜溝を設けたポンプチューブの小径部を拡大して示す縦断面図である。
【図１０】油溜溝が設けられていないポンプロッドの先端部の正面図である。
【図１１】図10のポンプロッドの側面図である。
【図１２】油溜溝が設けられていないポンプロッドとポンプチューブとの摺動部の潤滑状態を示す模式図（縦断面図）である。
【図１３】図５および図12において、ポンプロッドに作用する圧力を示す模式図（横断面図）である。
【符号の説明】
１油圧緩衝器
２シリンダ
４オイルタンク
５ピストン
６ピストンロッド
14,15 減衰力発生機構（減衰力発生手段）
17 ポンプチューブ（ポンプ手段）
21 ポンプロッド（ポンプ手段）
23,24 逆止弁（ポンプ手段）
25 二面取り部（ポンプ手段）
26 オリフィスポート（戻し手段）
28,29 油溜溝

Claims

油液が封入されたシリンダと、油液が貯留されたオイルタンクと、前記シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの移動によって生じる油液の流動を制御して減衰力を発生させる減衰力発生手段と、前記ピストンロッド側に連結されたポンプチューブと、前記シリンダ側に連結され一端が前記ポンプチューブ内に摺動可能に嵌合されたポンプロッドと、前記ピストンロッドのストロークにともなう前記ポンプチューブと前記ポンプロッドとの相対変位によって前記オイルタンクから前記シリンダ内に油液を供給するポンプ手段と、前記ポンプチューブと前記ポンプロッドとの相対位置に応じて前記シリンダから前記オイルタンクに油液を戻す戻し手段とを備え、前記ピストンロッドのストロークによって前記オイルタンクと前記シリンダとの間で油液を給排することにより、前記ピストンロッドの伸長長さを所定長さに調整するようにした油圧緩衝器において、前記戻し手段として、前記オイルタンクに連通して前記ポンプロッドの周囲の一側に開口するオリフィスポートが設けられ、前記ポンプロッドに、その軸方向において前記オリフィスポートの近傍に油溜溝が形成されていることを特徴とする油圧緩衝器。