JP4602570B2 - 油圧緩衝器の減衰力発生構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧緩衝器の減衰力発生構造に関し、特に、自動車の懸架装置を構成して車体の振動を抑制する油圧緩衝器の減衰力発生構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の油圧緩衝器としては、例えば、特開平１０‐１９６７０３号公報に開示された図３に示すようなものが知られている。まず、構造の概要を図面に基づいて説明する。油圧緩衝器を車両に取付けた状態では図３と上下関係が同じであるので、以下、図３の上下関係で油圧緩衝器の部材の位置或いは部位を説明する。
【０００３】
車体と車輪との間に結合部材を介して取付けられる油圧緩衝器は、ピストンロッド１にピストンバルブを組み付け、それを摺動自在に収容するとともに、下端部にベースバルブＢＶを装着したシリンダ２１を外筒２２に収容し、外気を遮断するシール２４とロッドガイド２３とを収容したパッキンケース２５を外筒２２の上部から嵌挿した後、外筒２２の上端部を全周溶接等により密封して形成されている。そして、シリンダ２１と外筒２２の間には底部室Ｃに連なるタンク室Ｄが形成されている。
【０００４】
作動油の充満したシリンダ２１内をピストンロッド１が上昇する際には、密閉された上部室Ａの作動油は、伸側減衰弁ＰＶを介して下部室Ｂに流出し、この際の通路抵抗が伸側減衰力となる。ピストンロッド１の上昇によって不足するピストンロッド退出体積分の作動油は、前記シリンダ２１の下端部に配設されたベースバルブＢＶを介してタンク室Ｄに連なる底部室Ｃより吸入される。
【０００５】
次に、この油圧緩衝器のピストンバルブについて説明する。ピストンロッド１の下端部には上部よりも小径のインロー部１Ａが設けられ、ここに、ピストンバンド６Ｓを外面に装着したピストン６，当該ピストン６の上面側にリーフバルブ５からなる逆止弁ＣＶ，外周縁が当該逆止弁ＣＶの撓みの支持径となる環座４，前記逆止弁ＣＶを背面から付勢するリーフスプリング３，前記逆止弁ＣＶの最大撓みを規制するバルブストッパ２を重畳して嵌挿する。
【０００６】
続いてピストン６の下面側に、座金状のリーフバルブ７と、当該リーフバルブ７の下側に重畳され外周縁を図１（Ａ）或いは（Ｂ）又は（Ｃ）のように形成した補助リーフバルブ８Ａ或いは８Ｂ又は８Ｃとからなる伸側減衰弁ＰＶ，外周縁が当該伸側減衰弁ＰＶの撓みの支点となる環座９を嵌挿し，更に、伸側減衰弁ＰＶの下側に当接するスプリングシート１０及び当該スプリングシート１０を背面から付勢するスプリング１１を案内部１２Ａで上下動自在に案内するピストンナット１２を螺着する。最後に、ピストンナット１２を規定の締め付けトルクでインロー部１Ａに締結することにより、ピストンバルブが構成される。
【０００７】
シリンダ２１内を上部室Ａと下部室Ｂに区画し外周にピストンバンド６Ｓを装着したピストン６の上面側には、内周側に円環状の上側開口窓６Ｄと外周側に円環状の外側開口窓６Ｅとが設けられ、外側開口窓６Ｅは外周ポート６Ａを介して下部室Ｂに連通するとともに、上側開口窓６Ｄとピストン６の下面側に設けられた円環状の下側開口窓６Ｃとの間には，内周ポート６Ｂが穿孔されている。
【０００８】
ピストンロッド１が上昇する所謂伸長行程において、ピストン速度が小さく上部室Ａと下部室Ｂ間の圧力差が小さい所謂微低速〜低速域においては、伸側減衰弁ＰＶは、下側開口窓６Ｃを覆窓している。
【０００９】
しかし、伸側減衰弁ＰＶを構成するリーフバルブ７の下側に重畳される補助リーフバルブ８Ａ或いは８Ｂ又は８Ｃは、図１（Ａ）或いは（Ｂ）〜（Ｃ）に示すように、その外周縁がリーフバルブ７の外径よりも部分的に小さくなっている。このため、上部室Ａに連通する下側開口窓６Ｃに対向しているリーフバルブ７が、補助リーフバルブ８Ａ或いは８Ｂ又は８Ｃの外周縁を支点として下部室Ｂ側に押し開かれて、上部室Ａの圧油が下部室Ｂに開放され、この際の通路抵抗により微低速域からリニアに立ち上がる低速域の伸側減衰力を発生する。
【００１０】
ピストン速度が増大するに伴い部分的に押し開かれた通路を通過する流量も増え、当該通路前後の圧力差も増大する。ピストン速度が中速域に近づくにつれ、上部室Ａと下部室Ｂの圧力差が大きくなり、リーフバルブ７の外周側がスプリング１１により下側から付勢されているスプリングシート１０の上面に当接する。
【００１１】
これ以上のピストン速度域では、スプリング１１の付勢力と伸側減衰弁の合成された撓み剛性に打ち勝って、リーフバルブ７の全周が下側開口窓６Ｃから押し開かれて作動油が下部室Ｂに流出し、この際の通路抵抗により中速域以降の伸側減衰力を発生する。伸側減衰弁ＰＶの撓み剛性と内周ポート６Ｂの通路面積を適当に選択することにより、所要の減衰力特性を得ることができる。
【００１２】
以上の説明は作動油の充満したシリンダ２１内をピストンロッド１が上昇する伸長側についてであるが、逆にピストンロッド１が下降する際には、下部室Ｂの圧油は、ピストン６の外周ポート６Ａを通り、逆止弁ＣＶを押し開き負圧となる上部室Ａに補充される。この分を除いたピストンロッド１の侵入体積分の下部室Ｂの圧油は、下部室Ｂよりシリンダ２１の下端部に装着されたベースバルブＢＶを介して、タンク室Ｄに連なる底部室Ｃに流出し、この際の通路抵抗により圧側減衰力を発生する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ピストンロッド１が上昇する所謂伸長行程において、ピストン速度が小さく上部室Ａと下部室Ｂ間の圧力差が小さいピストン速度の微低速域では、下側開口窓６Ｃに対向しているリーフバルブ７が、補助リーフバルブ８Ａ，８Ｂ又は８Ｃの外周縁を支点として撓むことになる。この場合リーフバルブ７は、ピストンの軸心からの距離が短いｒｂ，ｒｃ又はｒｄ近傍が部分的に撓むだけで、その全周が一様に撓むわけではない。この結果、微低速域の減衰力の設定自由度には自ずと制約ができてしまうことになる。また、撓む部分は決まっているので、この部分に応力が集中し耐久強度の弱点となり易い。
【００１４】
本発明は以上のような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ピストン速度の微低速域の減衰力の設定自由度に制約が少なく、伸側減衰力がスムーズに立ち上がる油圧緩衝器の減衰力発生構造を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明は、シリンダと、このシリンダ内に出没可能に挿通されるピストンロッドと、このピストンロッドに連設されながらシリンダ内に摺動可能に収装されてシリンダ内に上部室と下部室とを区画するピストンと、このピストンの下部室側の端面に形成されて上部室を下部室に連通させる下側開口窓に対向するリーフバルブからなる伸側減衰弁と、この伸側減衰弁の下部室側面に外周側部を対向させながらバルブスプリングで背後から付勢されるスプリングシートと、上記伸側減衰弁の下部室側面となる基端側背面に隣接されながら上記スプリングシートの上部室側面となる基端側上面に当接してこのスプリングシートの上記伸側減衰弁側への移動を規制するストッパとを有してなる油圧緩衝器に具現化されるのを前提とする。
【００１６】
そして、本発明の手段は、上記スプリングシートが上記伸側減衰弁の基端側背面に対向する凹部を有し、この凹部に上記ストッパを着座させ、このストッパの板厚寸法から上記凹部の深さ寸法を差し引いた寸法となる間隙を上記スプリングシートの外周側部と上記伸側減衰弁との間に出現させて、この伸側減衰弁自身の撓み剛性によるこの伸側減衰弁のみの撓みを保障してなるとする。
【００１７】
そしてまた、本発明の手段は、上記ストッパにおける上面側平坦部の外周縁が円錐状にあるいは円弧状に面取りされてこの面取り部分が上記伸側減衰弁の撓み支点にされてなるとする。
【００１８】
上記ストッパは、その上面側を小径部とし下面側を大径部とする段付き円筒状に形成されても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる油圧緩衝器は、図１の要部断面図に示すように従来技術と同じ基本構造を備え、シリンダ内にピストンバルブを介してピストンロッドが移動自在に挿入され、またシリンダの下端部にはベースバルブが設けられている。ピストンバルブは、シリンダ内に上部室Ａと下部室Ｂを区画し、ベースバルブは、同じく下部室Ｂと底部室Ｃを区画している。
【００２０】
以下、本発明による油圧緩衝器の減衰力発生構造を図１に示す参考例および図２に示す実施形態に基づいて説明するが、基本的には前記した図３に示すところと同様の構成を有しているので、この図１および図２に示すところでは、従来構造と異なる部分にのみ異なる符号を付して説明する。
ピストンバルブは、図１の参考例に示すように、上部室Ａに連通するピストン６の下側開口窓６Ｃに対向し、伸側減衰力を発生するリーフバルブ７からなる伸側減衰弁ＰＶの基端側背面に、外周縁が伸側減衰弁ＰＶの撓みの支点となる環座９と、当該環座９の下側にストッパ１０９とを重畳して配設し、ピストンナット１２でピストンロッド１に締結する。
【００２１】
ストッパ１０９は、バルブスプリング１１で背面から付勢されたスプリングシート１１０の押し上げ力を受け止め、伸側減衰弁ＰＶの下面とスプリングシート１１０の外周側上面との間に隙間Ｇを形成する。スプリングシート１１０の上面側凹部の深さをＨ，ストッパ１０９の板厚をＫ，環座９の板厚をＪとすれば、隙間Ｇは、Ｇ＝Ｊ＋Ｋ−Ｈとなる。金型でプレス成形されるスプリングシート１１０の上面側凹部の深さＨを一定とすれば、ストッパ１０９の板厚Ｋ，環座９の板厚Ｊを適当に組み合わせることにより、所要の隙間Ｇを設定することができる。
【００２２】
ストッパ１０９は、バルブスプリング１１で背面から付勢されたスプリングシート１１０の押し上げ力を受け止めるため所定の板厚が必要であるが、例えばストッパ１０９の所要の板厚Ｋに合せて、ストッパ１０９の板厚Ｋ＝スプリングシート１１０の上面側凹部の深さＨとなるように凹部の深さＨを設定すれば、環座９の板厚Ｊ＝隙間Ｇとなって、環座９の板厚Ｊを選択することにより、所要の隙間Ｇを設定することができる。
【００２３】
図２（Ａ）に示す本発明の実施形態に係わる第１実施例は、上記した環座とストッパを一体化したものである。この第１実施例に係わるストッパ２０９は、小径部２０９Ａの外周縁が伸側減衰弁ＰＶの撓みの支点となるとともに、大径部２０９Ｂがバルブスプリング１１で背面から付勢されたスプリングシート１１０の押し上げ力を受け止め、伸側減衰弁ＰＶの下面とスプリングシート１１０の外周側上面との間に隙間Ｇを形成する。この実施例の場合は、伸側減衰弁ＰＶの撓みの支点となる小径部２０９Ａの外周縁が一定であるので、伸側減衰力が安定する。
【００２４】
図２（Ｂ）に示す第２実施例に係わるストッパ３０９は、上面側平坦部の外周縁に緩やかな角度（例えば１５度）で円錐状の面取り３０９Ａを施したもので、この上面側平坦部の外周縁が伸側減衰弁ＰＶの撓みの支点となるとともに、下面側がバルブスプリング１１で背面から付勢されたスプリングシート１１０の押し上げ力を受け止め、伸側減衰弁ＰＶの下面とスプリングシート１１０の外周側上面との間に隙間Ｇを形成する。この実施例の場合は、緩やかな角度の面取りにより伸側減衰弁ＰＶの撓みを抑制できるので、伸側減衰弁ＰＶの撓み応力が低減され耐久性が向上する。
【００２５】
図２（Ｃ）に示す第３実施例に係わるストッパ４０９は、上面側平坦部の外周縁に円弧状の面取り４０９Ａを施したもので、この上面側平坦部の外周縁が伸側減衰弁ＰＶの撓みの支点となるとともに、下面側がバルブスプリング１１で背面から付勢されたスプリングシート１１０の押し上げ力を受け止め、伸側減衰弁ＰＶの下面とスプリングシート１１０の外周側上面との間に隙間Ｇを形成する。この実施例の場合は、円弧状の面取りにより伸側減衰弁ＰＶが滑らかに撓むので、伸側減衰弁ＰＶの撓み応力が低減され耐久性が向上する。
【００２６】
図２（Ｄ）は、参考例に係わるストッパ５０９を示すもので、このストッパ５０９は、座金状に形成され、上面側の外周縁が伸側減衰弁ＰＶの撓みの支点となるとともに、下面側がバルブスプリング１１で背面から付勢されたスプリングシート１１０の押し上げ力を受け止め、伸側減衰弁ＰＶの下面とスプリングシート１１０の外周側上面との間に隙間Ｇを形成するが、この参考例の場合は、座金状に形成されることもあって、製作が容易である。
【００２７】
以上の場合にあっては、スプリングシート１１０の上面側凹部の深さをＨ，各ストッパ２０９，３０９，４０９，５０９の板厚をそれぞれＬとすれば、隙間Ｇは、Ｇ＝Ｌ−Ｈとなり、金型でプレス成形されるスプリングシート１１０の上面側凹部の深さＨを一定とすれば、各ストッパの板厚Ｌを適当に選択することにより、所要の隙間Ｇを設定することができる。
【００２８】
減衰力の発生メカニズムは、参考例および実施形態とも類似しているので、一緒に説明する。ピストンロッド１が上昇する所謂伸長行程において、伸側減衰弁ＰＶの外周側は下側開口窓６Ｃを覆窓しているが、伸側減衰弁ＰＶの下側には隙間Ｇが形成され、この区間では、伸側減衰弁ＰＶは自身の撓み剛性に抗して自由に撓むことができる。
【００２９】
このため、上部室Ａに連通する下側開口窓６Ｃに対向している伸側減衰弁ＰＶが、環座９の外径（ストッパ２０９，３０９，４０９，５０９の上面側平坦部の外周縁）を支点として下部室Ｂ側に押し開かれて、上部室Ａの圧油が下部室Ｂに開放され、この際の通路抵抗により微低速からリニアに立ち上がる低速域の伸側減衰力を発生する。
【００３０】
ピストン速度が増大するに伴い伸側減衰弁ＰＶの撓みが増え、伸側減衰力がスムーズに増大する。この伸側減衰力はリーフバルブ７の板厚と枚数及び環座９の外径（各ストッパ２０９，３０９，４０９，５０９の上面側平坦部の外周縁）によって定まる撓み剛性により制御することができる。ピストン速度が中速域に近づくにつれ、上部室Ａと下部室Ｂの圧力差が大きくなり、伸側減衰弁ＰＶの外周側がバルブスプリング１１により下側から付勢されているスプリングシート１１０に当接する。
【００３１】
これ以上のピストン速度域では、伸側減衰弁ＰＶにはバルブスプリング１１の付勢力が付加されるので、バルブスプリング１１の付勢力及び伸側減衰弁ＰＶの合成された撓み剛性に打ち勝って作動油が下部室Ｂに流出し、この際の通路抵抗により中速域以降の伸側減衰力を発生する。バルブスプリング１１の付勢力及び伸側減衰弁ＰＶの撓み剛性と内周ポート６Ｂの通路面積とを適当に設定することにより、所要の減衰力特性を得ることができる。
【００３２】
本発明の伸側減衰弁ＰＶは、構造及び作動が類似している特開平９−２９１９６１号公報に開示されている浮動型のリーフバルブとは異なり、ピストン６と環座９（ストッパ２０９，３０９，４０９，５０９）の間に内周側が固定され速やかに閉弁するため、伸側減衰弁自身の不規則な振動による異音の発生が抑制される。また、環座９の外径（各ストッパ２０９，３０９，４０９，５０９の上面側平坦部の外周縁）を支点として一様に撓むので、減衰力の設定の自由度が増大する一方、応力が部分的に高くなることもないので耐久性が向上する。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明の参考例および実施形態は、構造及び作用効果が類似しているので、以下、一緒に説明する。
本発明の参考例および実施形態によれば、ピストンロッドが上昇する所謂伸長行程において、リーフバルブからなる伸側減衰弁の外周側は下側開口窓を覆窓しているが、伸側減衰弁の下側には隙間が形成され、この区間では、伸側減衰弁は自身の撓み剛性に抗して自由に撓むことができるので、上部室に連通する下側開口窓に対向している伸側減衰弁が、環座の外径（ストッパの上面側平坦部の外周縁）を支点として下部室側に押し開かれ、この際の通路抵抗によりピストン速度の微低速からリニアに立ち上がる低速域の伸側減衰力を発生する。
そして、本発明の参考例および実施形態によれば、伸側減衰弁は、環座の外径（ストッパの上面側平坦部の外周縁）を支点として一様に撓むので、減衰力の設定の自由度が増大する一方、応力が部分的に高くなることもないので耐久性が向上する。
また、本発明の実施形態によれば、ストッパにおける上面側平坦部の外周縁が円錐状に面取りされ、あるいは、円錐状に面取りされて、この面取り部分が伸側減衰弁の撓みの支点とされるので、伸側減衰弁の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例に係わる油圧緩衝器の要部断面図である。
【図２】 （Ａ）本発明の実施形態に係わる油圧緩衝器を図１と同様に示す図である。
（Ｂ）第２実施例に係わるストッパの断面図である。
（Ｃ）第３実施例に係わるストッパの断面図である。
（Ｄ）参考例に係わるストッパの断面図である。
【図３】 従来技術に係る油圧緩衝器の縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ 上部室
Ｂ 下部室
Ｇ 隙間
ＰＶ 伸側減衰弁
１ ピストンロッド
６ ピストン
６Ｂ 伸側ポート
６Ｃ 下側開口窓
７ リーフバルブ
９ 環座
１１ バルブストッパ
２１ シリンダ
１０９，２０９，３０９，４０９，５０９ ストッパ
１１０ スプリングシート
３０９ａ 円錐状の面取り
４０９ａ 円弧状の面取り

Claims (1)

1. シリンダと、このシリンダ内に出没可能に挿通されるピストンロッドと、このピストンロッドに連設されながらシリンダ内に摺動可能に収装されてシリンダ内に上部室と下部室とを区画するピストンと、このピストンの下部室側の端面に形成されて上部室を下部室に連通させる下側開口窓に対向するリーフバルブからなる伸側減衰弁と、この伸側減衰弁の下部室側面に外周側部を対向させながらバルブスプリングで背後から付勢されるスプリングシートと、上記伸側減衰弁の下部室側面となる基端側背面に隣接されながら上記スプリングシートの上部室側面となる基端側上面に当接してこのスプリングシートの上記伸側減衰弁側への移動を規制するストッパとを有してなる油圧緩衝器において、上記スプリングシートが上記伸側減衰弁の基端側背面に対向する凹部を有し、この凹部に上記ストッパを着座させると共に、このストッパの板厚寸法から上記凹部の深さ寸法を差し引いた寸法となる間隙を上記スプリングシートの外周側部と上記伸側減衰弁との間に出現させてこの伸側減衰弁の撓みを保障する一方で、上記ストッパにおける上面側平坦部の外周縁が円錐状にあるいは円弧状に面取りされてこの面取り部分が上記伸側減衰弁の撓み支点にされてなることを特徴とする油圧緩衝器の減衰力発生構造。

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