JP4426953B2

JP4426953B2 - 油圧緩衝器

Info

Publication number: JP4426953B2
Application number: JP2004338382A
Authority: JP
Inventors: 辰也政村
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2024-11-24
Also published as: JP2006144986A

Description

本発明は、自動車等の車両の懸架装置として利用される減衰力調整式油圧緩衝器に関する。

この種の油圧緩衝器としては、例えば、特許文献１に開示されたものが開示されている。

この油圧緩衝器は、シリンダ内にピストンを介して移動自在に挿入したピストン棒と、シリンダ内にピストンを介して区画した第１，第２の油室たる作業室と、ピストンとピストン棒内に形成されて上記第１，第２の作業室を連通するメイン通路と、メイン通路の途中に設けた減衰バルブと、同じく上記メイン通路の途中に上記減衰バルブと直列に設けた減衰力調整機構とからなるものである。

そして、上記減衰力調整機構がメイン通路を開閉するスプール型の弁体と、この弁体の背部に設けられて当該弁体を閉じ方向に附勢するばねエレメント及び駆動エレメントと、ばねエレメントに対向するソレノイドと、弁体の背面にパイロット圧を作用するパイロット室たる伸側コントロールチャンバと、弁体内に形成されて上記コントロールチャンバを作業室側に連通させるパイロット通路と、上記ばねエレメントで閉じ方向に附勢されながら上記パイロット通路を開閉するポペット型の弁エレメントとで構成している。

上記の構成により、弁体がばねエレメントで閉じ方向に直接附勢され、又この弁体はばねエレメントと対応する作業室の減衰流動体の圧力によって附勢されている。

そして、伸び行程ではスプール型弁体がポペット型の弁エレメントで設定されるコントロールチャンバ内のパイロット圧で附勢され、圧行程ではばねエレメントで直接附勢され、ソレノイドの吸引力でばねエレメントの附勢力を減少させる方向に作用させ、ソレノイドに対する通電電流に応じて減衰力を可変可能としている。
特開平１１−７２１３３号公報（図２）

上記従来の油圧緩衝器では、スプール型の弁体内にパイロット通路を形成し、このパイロット通路内にポペット型の弁エレメントを開閉自在に設け、更にスプール型の弁体背部に駆動エレメントを設けているので、減衰力調整機の構造が複雑で加工性，組付性に劣る。

又、メイン通路を開閉するスプール型の弁体に対しては伸行程でコントロールチャンバのパイロット圧で附勢し、圧行程ではばねエレメントで直接附勢しているため、パイロット圧力は、伸行程で作用する一つのコントロールチャンバのみとなる。

このため、圧行程での減衰力可変範囲がばねエレメントのみに依存し、調整巾を大きくとれない不具合がある。

そこで、本発明の目的は、部品点数が少なく、構造が簡単で加工性，組付性，経済性にすぐれ伸行程のみならず、圧行程においても減衰力可変範囲を大きくとれ、伸側と圧側の受圧面積を独立に設定できるようにした油圧緩衝器を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明の手段は、シリンダ内にピストンを介して移動自在に挿入したピストンロッドと、シリンダ内にピストンを介して区画した第１,第２の油室と、ピストンとピストンロッド内に形成されて、上記第１,第２の油室を連通するメイン通路と、メイン通路の途中に設けた減衰バルブと、同じく上記メイン通路の途中に上記減衰バルブと直列に設けた減衰力調整機構とからなる油圧緩衝器において、上記減衰力調整機構を上記メイン通路の途中に設けたディスクに開閉自在に着座するスプールと、スプールの背部に設けられて当該スプールをディスクのシート部に押圧するスプリングと、スプリングに対向するソレノイドと、スプールの背面に形成されて上記第２の油室に連通する圧側受圧室と、スプール内に上記圧側受圧室と対向しながら形成されて上記第１の油室に連通する伸側受圧室と、当該伸側受圧室内に摺動自在に挿入されて上記ディスク側に附勢されている反力ピンとで構成され、上記ソレノイドに印加する電流に応じて上記スプールのクラッキング圧を調整しながら減衰力を調整することを特徴とするものである。

本発明によれば、減衰力調整機構としてポペット型の弁エレメントを利用せず、単一のスプールと、このスプール内の反力ピンを利用しているので、従来の油圧緩衝器に比べて部品点数が少なく、構造が簡単で加工性，組付性、経済性に優れている。

更に、一つのソレノイドでスプールのクラッキング圧を制御させたので、伸行程のみならず圧行程においても減衰力可変範囲を大きく取れ、しかも伸行程と圧行程の可変範囲を独立して設定できる。

本発明に係る油圧緩衝器は、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内にピストン２を介して移動自在に挿入したピストンロッド３と、シリンダ１内にピストン２を介して区画した第１，第２の油室Ａ．Ｂと、シリンダ１内にフリーピストンＦを介して区画したガス室Ｇと、ピストン２とピストンロッド３内に組込んだピストンバルブＶＡとからなるものである。

上記ピストンバルブＶＡを組込んだ油圧緩衝器の要部を示す図２から解るように、この油圧緩衝器は、シリンダ１内にピストン２を介して移動自在挿入したピストンロッド３と、シリンダ１内にピストン２を介して区画した第１，第２の油室Ａ，Ｂと、ピストン２とピストンロッド３内に形成されて上記第１，第２の油室Ａ，Ｂを連通するメイン通路Ｃと、メイン通路Ｃの途中に設けた減衰バルブ５と、同じく上記メイン通路Ｃの途中に上記減衰バルブ５と直列に設けた減衰力調整機構４とからなるものである。

そして、上記減衰力調整機構４を上記メイン通路Ｃの途中に設けたディスク１８に開閉自在に着座するスプール８と、スプール８の背部に設けられて当該スプール８をディスク１８のシート部１８ａに押圧するスプリング９と、スプリング９に対向するソレノイドＳと、スプール８の背面に形成されて上記第２の油室Ｂに連通する圧側受圧室６と、スプール８内に上記圧側受圧室６と対向しながら形成されて上記第１の油室Ａに連通する伸側受圧室７と、当該伸側受圧室７内に摺動自在に挿入されて上記ディスク１８側に附勢されている反力ピン１０とで構成され、上記ソレノイドＳに印加する電流に応じて上記スプール８のクラッキング圧を調整しながら減衰力を調整するものである。

この場合、圧側受圧側室６と伸側受圧室７とがそれぞれスプール８の本体８ａに形成した圧力導入孔１１，１２を介して第２，第１の油室Ｂ，Ａに連通している。

又、反力ピン１０が伸側受圧室７に挿入したスプリング１３を介して押圧されてディスク１８の上面に当接している。

更に、図３に示すように、スプール８の本体８ａの直径Ｄ１，ディスク１８のスプール８に対するシート径をＤ２，反力ピン１０の直径をＤ３とした時、Ｄ２＞Ｄ１，Ｄ３^２＞Ｄ２^２-Ｄ１^２の関係を有するように設定している。

ソレノイドＳがステ-タ１５とステ-タ１５の外周に設けたコイル１６とを有している。

更に、ピストン２内に孔５３を形成した中空なディスク１８を設け、このディスク１８の環状シート部１８ａ上にスプール８の下端シート面を開閉自在に着座させている。

以下、図２に基づいてより具体的に説明する。

図１は、単筒式の実施例を示しているが、複筒構造の油圧緩衝器としても良い。

また、ピストンロッド３の他端を単なる油室を区分するピストンのみとし、シリンダ１の外部に油室Ａと油室Ｂを連通する通路を形成し、通路中に後述する本発明の要部であるバルブを設けても良い。

ピストンロッド３の先端にはハウジング２０が接合され、ハウジング２０内にはキャップ２１、ガイド２２、非磁性体のフィラーパイプ２３、ガイド２４、ディスク１８が挿入され、ピストン２とハウジング２０をネジ締結することにより、各部品は固定されている。

また、ガイド２２，フィラーパイプ２３，ガイド２４の各嵌合部は、溶接等の手段によりガイドアッセンブリーとして構成され、気密性が確保できるようになっている。

また、ハウジング２０及びガイド２４の円筒部には、メイン通路Ｃを構成する通路２５，通路２６が設けられ、ディスク１８上の圧側受け室４０と下側の室４１と中央部の穴５３はメイン通路Ｃを構成している。

ハウジング２０の上部にはピストンロッド３でセンタリングされたリバウンドストッパ５０が嵌装されており、ハウジング２０上端面には放射状に溝が彫られ、リバウンドストッパ５０が押し当てられることによりこの溝によりエア抜き通路２７が形成されるようになっている。

また、ハウジング２０にはこの通路２７からハウジング２０内部に連通するエア抜き通路２８が設けられており、キャップ２１にはガイド２２に設けた小孔３１とエア抜きパイロット通路３０に連通するように、同じくエア抜き通路２９が設けてある。

これらのエア抜き通路２７，２８，２９，３０と小孔３１は、組付け時に圧側受圧室６に溜まった空気を抜くものであり、小孔３１は、非常に内径を小さく設定して減衰力には殆ど影響を与えないようにしている。

ガイドアッセンブリーの外側にはハーネス３６に接続されたコイルが１６嵌装されており、また、ガイドアッセンブリー内部には、油路たる切欠きを設けた切欠プレート５４，スプリング９が挿入されている。

スプール８は、小径部と大径部の段付形状のスプール本体８ａからなり、ガイド２４に嵌合することで通路２６に連通する伸側圧力室３４を形成している。

スプール８の本体８ａには上方に開放された圧側受圧室６と、これを圧側受圧室４０，孔５３，室４１を介して第２の油室Ｂ側に連通する圧力導入孔１１が形成されている。

同じくスプール８の本体８ａの下部にも伸側受圧室７とこれを伸側圧力室３４に連通する圧力導入孔１２が形成されている。伸側受圧室４０内には圧力ピン１０とスプリング１３が挿入されている。

ピストン２は、シリンダ１と摺動する部分にテフロン（登録商標）やその他の合成樹脂から成るバンド４９が巻かれ、内部にはソフト減衰バルブ５がカシメ固定されていいて、この減衰バルブ５は、ディスク５２の上にシム，外周の一部を切欠いたスペシャルワッシャ，円板状のセンター，サポート，バルブストッパ，外周の一部が切欠かれたキャップがガイドによりカシメ固定されている。

ディスク５２とサポートの間には外周をキャップで案内される複数のリーフバルブ５１が挟持されていて、ディスク５２には油の流れるメイン通路を構成する穴５５が設けられている。

なお、図示はしないが、通常のショックアブソーバのバルブと同様に、要求される特性によってはリーフバルブ５１をバイパスするオリフィスを設けても良く、また、各部材の嵌合や合わせ面で外部への油漏れにつながるところにはＯリングＯ１，Ｏ２，Ｏ３でシールされている。

次ぎに、作動について説明すると、まず、コイルに通電されていない場合の作動について説明するが、伸行程では伸側受圧室３４の圧力は、連通孔２５，環状室４４，連通孔２６を介して第１の油室Ａの圧力と同じになっており、伸側受圧７の圧力も圧力導入孔１２を介して伸側受圧室３４，即ち油室Ａの圧力と同じになっている。

一方、圧側受圧室６の圧力は、圧力導入孔１１を介して圧側受圧室４０に連通しているので、下流圧の状態となっており、そのとき、図４に示すように下流圧を基準状態と考えると、上流圧Ｐｒは、シート径Ｄ２とスプール８の本体８ａにおける直径Ｄ１の環状部分の面積にスプール８をシート部１８ａに押付ける方向に作用する。

一方、伸側受圧室７内に作用する圧力は、反力ピンの直径Ｄ３を受圧面積として、スプール８をシート部１８ａから離そうとする方向に作用しており、従って、スプール８にはシート部１８ａから離す方向にＰｒ・π・（Ｄ３^２−Ｄ２^２＋Ｄ１^２）／４の力が作用している。

外力により上流圧Ｐｒが上昇しＰｒ・π・（Ｄ３^２−Ｄ２^２＋Ｄ１^２）／４＞Ｆ（ＦはスプリングＡの付勢力）の関係になるとスプール８は、スプリング９を撓ませてシート部１８ａから離れて開口し、油室Ａの油は、連通孔２５，環状室４４，連通孔２６，伸側圧力室３４，シート部１８ａの開口部，圧側受圧室４０、連通孔５３を通って室４１に流れ、このとき、シート部１８ａの開口部が絞りとなり圧力差を発生する。

室４１から更にソフト減衰力バルブ５のリーフバルブ５１の内周側を撓ませ、第２の油室Ｂに流れ、このとき、ソフト減衰力バルブ５を通過することにより室４１と油室Ｂとの間に圧力室を生じ、両方の圧力差の和が油室Ａと油室Ｂの差圧となり、ピストンロッド３を引き下げようとする伸側減衰力を発生する。

次に、圧行程では圧側受圧室６の圧力は、圧力導入孔１１を介して上流圧Ｐｒたる室４１の圧力と同じになっている。

一方、伸側受圧室７の圧力は、連通孔２５，環状室４４，連通孔２６を介して下流圧たる油室Ａの圧力状態となっており、このとき、図５に示すように、下流圧を基準状態と考えると、上流圧Ｐｃは、シート径Ｄ２の円状面積にスプール８をシート部１８ａから離す方向に作用し、圧側受圧室６内に使用する圧力は、スプール本体８ａの直径Ｄ１の円状部分を受圧面積として、スプール８をシート部１８ａに押付けようとする方向に作用している。

従って、スプール８にはシート面から離す方向にＰｃ・π・（Ｄ２^２−Ｄ１^２）／４の力が作用している。

外力により上流圧Ｐｃが上昇しＰｃ・π・（Ｄ２^２−Ｄ１^２）／４＞Ｆ（Ｆはスプリング９の付勢力）の関係になるとスプール８は、スプリング９を撓ませてシート部１８ａから離れて開口し、室４１の油は連通孔５３，圧側受圧室４０，シート部１８ａの開口部，伸側圧力室３４，連通孔２６，環状室４４，連通孔２５を通って油室Ａに流れ、このとき、シート部１８ａの開口部により圧力差を発生する。一方室４１へは油室Ｂからソフト減衰力バルブ５のリーフバルブ５１の外周側を撓ませ、油は流入する。

また、このとき、ソフト減衰力バルブ５を通過することにより油室Ｂと室４１との間に圧力差を生じ、両方の圧力差の和が油室Ｂと油室Ａの差圧となり、ピストンロッド３を押し上げようとする圧側減衰力を発生する。

伸行程・圧行程とも、コイル１６に通電されていない本状態ではスプリング９の付勢力が最大の状態となっているので、本状態が最も高いハードの減衰力となる。

次に、コイル電流を流した場合について説明するが、コイル１６に電流を流すと、コイル１６の回りに磁力が発生し、磁力の大きさは電流の大きさにより変わる。

磁力は、ガイド２２，キャップ２１，ハウジング２０，ガイド２４，スプール８を通るループ状に発生し、ガイド２２とスプール８の間には隙間があるので、磁力によりスプール８は、ガイド２２に引き付けられるように吸引力が働く。

この吸引力は、スプリング９を縮める方向に作用するが、スプリング９にはイニシャル力が作用しているので、吸引力がイニシャル力を超えない間はスプリング９は撓まず、イニシャル力から吸引力を減じた力がスプール８をディスク１８のシート部１８ａに押付ける付勢力として作用することになる。

即ち、非通電時の場合、スプリング９の付勢力を減少させたことと同じになり、伸圧とも低い減衰力となる。

以上から分かるように、吸引力がスプリング９のイニシャル力と等しくなる電流値にした時に最も低い減衰力が得られ、非通電時には最も高い減衰力が得られることになる。

この間で電流値を連続的に変化させることにより、それに応じて減衰力も連続的に変化させることができる。

本発明に係る油圧緩衝器の縦断正面図である。図１のピストンバルブ部における要部の部分拡大断面図である。図２のスプール部の寸法関係を示す部分拡大断面図である。図２の伸行程時におけるスプール部の部分拡大断面図である。図２の圧行程時におけるスプール部の部分拡大断面図である。

符号の説明

１シリンダ
２ピストン
３ピストンロッド
４減衰力調整機構
５減衰バルブ
６圧側受圧室
７伸側受圧室
８スプール
９スプリング
１０圧力ピン
１８ディスク
１８ａシート部
Ａ，Ｂ油室
Ｃメイン通路
Ｓソレノイド

Claims

シリンダ（１）内にピストン（２）を介して移動自在に挿入したピストンロッド（３）と、シリンダ（１）内にピストン（２）を介して区画した第１,第２の油室（Ａ），（Ｂ）と、ピストン（２）とピストンロッド（３）内に形成されて、上記第１,第２の油室（Ａ），（Ｂ）を連通するメイン通路（Ｃ）と、メイン通路（Ｃ）の途中に設けた減衰バルブ（５）と、同じく上記メイン通路（Ｃ）の途中に上記減衰バルブ（５）と直列に設けた減衰力調整機構（４）とからなる油圧緩衝器において、上記減衰力調整機構（４）を上記メイン通路（Ｃ）の途中に設けたディスク（１８）に開閉自在に着座するスプール（８）と、スプール（８）の背部に設けられて当該スプール（８）をディスク（１８）のシート部（１８ａ）に押圧するスプリング（９）と、スプリング（９）に対向するソレノイド（Ｓ）と、スプール（８）の背面に形成されて上記第２の油室（Ｂ）に連通する圧側受圧室（６）と、スプール（８）内に上記圧側受圧室（６）と対向しながら形成されて上記第１の油室（Ａ）に連通する伸側受圧室（７）と、当該伸側受圧室（７）内に摺動自在に挿入されて上記ディスク（１８）側に附勢されている反力ピン（１０）とで構成され、上記ソレノイド（Ｓ）に印加する電流に応じて上記スプール（８）のクラッキング圧を調整しながら減衰力を調整することを特徴とする油圧緩衝器。
圧側受圧側室（６）と伸側受室（７）とがそれぞれスプール（８）の本体（８ａ）に形成した圧力導入孔（１１），（１２）を介して第２，第１の油室（Ｂ），（Ａ）に連通している請求項１に記載の油圧緩衝器。
反力ピン（１０）が伸側受圧室（７）に挿入したスプリング（１３）を介して押圧されてディスク（１８）の上面に当接している請求項１又は２に記載の油圧緩衝器。
スプール（８）の本体（８ａ）の直径を（Ｄ１）、ディスク（１８）のスプール（８）に対するシート径を（Ｄ２）、反力ピン（１０）の直径を（Ｄ３）とした時、（Ｄ２）＞（Ｄ１），（Ｄ３） ^２＞（Ｄ２） ^２-（Ｄ１） ^２の関係を有するように設定している請求項１，２又は３に記載の油圧緩衝器。