JP4761466B2 - 空圧緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、空圧緩衝器に関し、特に、自動車や産業車両等の車両のサスペンション装置に使用可能な空圧緩衝器の改良に関する。

従来、この種の空圧緩衝器としては、種々の構造のものを例示することができるが、車両のサスペンション装置に使用される空圧緩衝器としては特許文献１に示すものを例示することができる。

この空圧緩衝器は、いわゆる、片ロッドタイプであり、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、このシリンダ内に上記ピストンを介して移動自在に挿入されたピストンロッドと、上記ピストンに設けた減衰力発生部とを備えており、上記ピストンによってシリンダ内をロッド室とピストン室に画成している。

そして、この空圧緩衝器では、入力される振動の周波数が高い場合に流路を開放するリリーフ弁を設けることで、高周波数領域での減衰力が増大するのを防止するようになっている。
特開２０００‐１０４７７８号公報（第３頁右欄第４１行目〜第４頁左欄第２２行目、図２及び図３）

上記のように構成された空圧緩衝器は、作動媒体を気体としているので、同じく作動媒体として作動油を用いた油圧緩衝器に比較して軽量であると共に、作動油を使用しない分、環境にも優しい。

又、作動油を使用しないが故にエアレーションを招来しないので、予め定められた減衰力を正確に発生させることができ、緩衝器としては非常に有効である。

従って、上記空圧緩衝器には特に問題がある訳ではないが、以下のような課題が考えられる場合がある。

すなわち、空圧緩衝器が使用される車両によっては、荷室や、搭乗者の為のスペースを最大限に確保するために、上記サスペンション装置を出来る限りコンパクト化したいと言う要求がある場合がある。

その際、構造上、静的なばね力を有する上記した片ロッドタイプの空圧緩衝器を用いることで、この空圧緩衝器にばね要素を持たせ、空圧緩衝器と併設されるコイルスプリング等のばね要素を省略し、省スペース化することが考えられている。

しかしながら、上記空圧緩衝器ではロッド室に対するピストンの受圧面積と、ピストン室に対するピストンの受圧面積との差、すなわち、ピストンロッドの断面積分しかピストンロッドをシリンダから退出させるための力として作用させることができないので、上記コイルスプリングに本来要求されるような大きな力を発生させられないと言う課題が発生する。

そこで、本発明の目的は、減衰力の発生以外にばね要素としても大きな力を発生することができる構造を備えた空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、本発明の一つの手段は、有底筒状のシリンダチューブと、このシリンダチューブの底部から起立するインナーロッドと、上記シリンダチューブの内周面及びインナーロッドの外周面に摺動可能に挿入された環状のピストンと、このピストンから延びて上記シリンダチューブの端部におけるガイド部を貫通する筒状のピストンロッドと、上記シリンダチューブ内に上記ピストンで区画したピストンロッド側の外側室及び反ピストンロッド側のばね室と、上記ピストンロッド内に上記ピストンとインナーロッドとで隔成した内側室と、上記ピストンに設けられて上記内側室及び外側室を連通する空路と、この空路の途中に設けた減衰力発生部とを備え、上記内側室、外側室及びばね室内にガスを封入したことを特徴とするものである。
この場合、上記ピストンの内周面に上記インナーロッドの外周面と摺接してシールする内側シール部材を装着すると共に、ピストンの外周面には上記シリンダチューブの内周面と摺接してシールする外側シール部材を装着するのが好ましい。
さらに、本発明の別の手段は、有底筒状のシリンダチューブと、このシリンダチューブの底部から起立するインナーロッドと、上記シリンダチューブの内周面及びインナーロッドの外周面に摺動可能に挿入された環状のピストンと、このピストンから延びて上記シリンダチューブの端部におけるガイド部を貫通する筒状のピストンロッドと、上記シリンダチューブ内に上記ピストンで区画したピストンロッド側の外側室及び反ピストンロッド側のばね室と、上記ピストンロッド内に上記ピストンとインナーロッドとで隔成した内側室とを備え、上記内側室、外側室及びばね室内にガスを封入して同圧とすると共に上記ピストンの内周面及びインナーロッドの外周面間の摺動隙間と、同じくピストンの外周面及びシリンダチューブの内周面間の摺動隙間とを環状絞りからなる減衰力発生部としたことを特徴とするものである。
上記各手段において、上記インナーロッド内に大気側と連通する冷却通路を設けても良い。

本発明によれば、ピストンのシリンダチューブ底部側にピストンで区画したばね室の存在によって、上記ピストンのシリンダチューブ底部側全面がピストンロッドを伸長させるための受圧面積になるので、ピストンロッドの断面積分がこのピストンロッドを伸長させるための受圧面積となっている従来の片ロッドタイプのものに比較し、大きな静的推力を発生させることができる。

従って、この空圧緩衝器は、本来の減衰作用以外に大きな静的推力を発生するばね要素を併せ持つことができるので、この空圧緩衝器を車両のサスペンション装置に組付けると、従来、空圧緩衝器と併用して配置されていたコイルスプリングを廃止することができ、ひいては、サスペンション装置自体をコンパクト化することが可能となる。

以下に、本発明を自動車のサスペンション装置に使用する空圧緩衝器に具体化した一実施の形態を図に基づいて説明する。

図１に示すように、本発明の空圧緩衝器の基本構造は、有底筒状のシリンダチューブ２と、このシリンダチューブ２の底部から起立するインナーロッド３と、上記シリンダチューブ２の内周面及びインナーロッド３の外周面に摺動可能に挿入された環状のピストン４と、このピストン４から延びて上記シリンダチューブ２の端部におけるガイド部１４を貫通する筒状のピストンロッド５と、上記シリンダチューブ２内に上記ピストン４で区画したピストンロッド側の外側室８及び反ピストンロッド側のばね室９と、上記ピストンロッド５内に上記ピストン４とインナーロッド３とで隔成した内側室７と、上記ピストン４に設けられて上記内側室７及び外側室８を連通する空路と、この空路の途中に設けた減衰力発生部とを備えたものである。

そして、上記内側室７、外側室８及びばね室９内にガスを封入しており、上記外側室８に対する上記ピストン４の受圧面積Ｓ１と、上記内側室７に対する上記インナーロッド３の受圧面積Ｓ２とが等しく設定されている。

以下、更に詳述すると、シリンダチューブ２の上端部内周には上記ピストンロッド５を案内するロッドガイド部１４が設けられている。

上記ロッドガイド部１４は、シリンダチューブ２の先端部を折曲加工等することで形成されると共に、その内周面には取付溝１４ａが形成されており、この取付溝内にはシール部材１５が装着されている。

上記シール部材１５は、上記ピストンロッド５の外周面と摺接して上記外側室８内に封入されたガスＧが大気側へ漏れるのを防止しており、上記外側室８内に潤滑油が注入される場合には、この潤滑油が大気側へ漏れるのも防止するようになっている。

上記ピストン４は、その外周面に外側取付溝４ａが形成されており、この外側取付溝４ａ内には外側シール部材１６が装着されるとし、又、上記ピストン４の内周面には同じく内側取付溝４ｂが形成されており、この内側取付溝４ｂ内には内側シール部材１７が装着されるとしている。

上記外側シール部材１６は、上記シリンダチューブ２の内周面と摺接してシールすることで上記外側室８内のガスＧが上記ばね室９側へ漏れるのを防止すると同時に、上記ばね室９内のガスＧが上記外側室８側へ漏れるのも防止するようになっている。

又、上記内側シール部材１７は、上記インナーロッド３の外周面と摺接してシールすることで上記内側室７内のガスＧが上記ばね室９側へ漏れるのを防止すると同時に、上記ばね室９内のガスＧが上記内側室７側へ漏れるのも防止するようになっている。

上記ピストン４には内側室７と、外側室８とを連通するための空路としての圧側連通路２１及び伸側連通路２２が夫々穿設されており、上記圧側連通路２１の途中には減衰力発生部としての圧側減衰弁２３と、その圧側減衰弁２３の上方に内側室７から外側室８へと向かうガスＧ及び潤滑油（注入されている場合には）の流れのみを許容する圧側逆止弁２４とが設けられている。

又、上記伸側連通路２２の途中には同じく減衰力発生部としての伸側減衰弁２５と、その伸側減衰弁２５の下方に外側室８から内側室７へと向かうガスＧ及び潤滑油（注入されている場合には）の流れのみを許容する伸側逆止弁２６とが設けられており、上記減衰力発生部としての伸側及び圧側減衰弁２５、２３は、オリフィスや、リーフバルブ等の種々の減衰力発生構造を採用することができる。

上記ばね室９は、上記ピストン４に装着された外側及び内側シール部材１６、１７の存在により、これら外側室８及び内側室７と遮断されて内圧を変更可能とした状態で上記ガスＧが封入されており、ピストン４のシリンダチューブ２底部側全面が上記ピストンロッド５を伸長させるための受圧面積となっている。

従って、ピストンロッド５の断面積分がこのピストンロッド５を伸長させるための受圧面積となっている従来の片ロッドタイプのものに比較し、静的推力を大きく設定することができるようになっている。

このように構成された空圧緩衝器は、例えば、ピストンロッド５先端に設けられたロッド側アイ３５を車体側に取り付けると共に、シリンダチューブ２の下端に設けられたシリンダ側アイ３６を車軸側に取り付けることで自動車のサスペンション装置に組付けられる。

続いて、その作用を説明すると、上記組付状態では、上記ばね室９の存在によってピストン４のシリンダチューブ２底部側全面が上記ピストンロッド５を伸長させるための受圧面積になるので、ピストンロッドの断面積分がこのピストンロッドを伸長させるための受圧面積となっている従来の片ロッドタイプのものに比較し、大きな静的推力を発生させることができる。

従って、この空圧緩衝器は、本来の減衰作用以外に大きな静的推力を発生するばね要素を併せ持つことができるので、従来、空圧緩衝器と併用して配置されていたコイルスプリング（図示しない）を廃止することができ、延いては、サスペンション装置自体をコンパクト化することが可能となる。

ところで、上記ピストンロッド５がシリンダチューブ２内から退出する、すなわち、空圧緩衝器の伸長行程では、外側室８内に封入されたガスＧがピストン４に設けた伸側連通路２２を通過して内側室７に流入すると共に、この伸側連通路２２の途中に設けた伸側減衰弁２５によって伸側減衰力が発生する。

又、ピストンロッド５がシリンダチューブ２内へ侵入する、すなわち、空圧緩衝器の収縮行程では、内側室７内に封入されたガスＧがピストン４に設けた圧側連通路２１を通過して外側室８に流入すると共に、この圧側連通路２１の途中に設けた圧側減衰弁２３によって圧側減衰力が発生する。

この空圧緩衝器の伸縮状態によって変化するばね成分は、上記ピストン４のシリンダチューブ２の底部側全面が体積変動に影響するため、ピストンロッドの断面積分のみが体積変動に影響する従来の空圧緩衝器よりも大きなばね定数とすることができる。

又、本実施の形態では、上記ばね室９が上記ピストン４に設けられた外側及び内側シール部材１６、１７によって、これら外側室８及び内側室７と遮断されているので、ばね室９の内圧を上記外側室８及び内側室７よりも高く設定して大きな静的推力を発生させることもできる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように変更することも可能である。

１）本実施の形態では、上記ピストン４に設けた空路としての圧側連通路２１及び伸側連通路２２に対し、減衰力発生部としての圧側減衰弁２３及伸側減衰弁２５をそれぞれ設けたが、これに限定されるものではなく、上記外側室８、内側室７及びばね室９の内圧を同じにすることで、ピストン４に設けた上記外側シール部材１６及び内側シール部材１７を取り除き、ピストン４の外周面及び内周面と、シリンダチューブ２内周面及びインナーロッド３外周面との間に形成される摺動隙間を環状絞りとして利用し、上記減衰力発生部としても良く、この場合、上記各シール部材１６、１７を省けるので、このシール部材１６、１７の摺接によって発生していたフリクションを無くして更にスムーズにピストン４を摺動させることができる。

２）上記インナーロッド３内に大気側と連通する冷却通路を設けても良い。こうすれば、インナーロッド３内に空気が循環することで冷却され、上記空圧緩衝器が高温の使用環境に置かれた場合等に、上記外側室８、内側室７及びばね室９の内圧が上昇するのを防止することができる。

３）本実施の形態では、上記内側室７、外側室８及びばね室９には潤滑油やグリスが積極的には注入されていないが、これに限定されるものではなく、ピストン４の摺動性を向上させるために上記潤滑油やグリスを注入しても良い。

本発明の一実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

２ シリンダチューブ
３ インナーロッド
４ ピストン
５ ピストンロッド
７ 内側室
８ 外側室
９ ばね室
１６ 外側シール部材
１７ 内側シール部材
２１ 圧側連通路（空路）
２２ 伸側連通路（空路）
２３ 圧側減衰弁（減衰力発生部）
２５ 伸側減衰弁 （減衰力発生部）
Ｇ ガス

Claims (4)

1. 有底筒状のシリンダチューブと、このシリンダチューブの底部から起立するインナーロッドと、上記シリンダチューブの内周面及びインナーロッドの外周面に摺動可能に挿入された環状のピストンと、このピストンから延びて上記シリンダチューブの端部におけるガイド部を貫通する筒状のピストンロッドと、上記シリンダチューブ内に上記ピストンで区画したピストンロッド側の外側室及び反ピストンロッド側のばね室と、上記ピストンロッド内に上記ピストンとインナーロッドとで隔成した内側室と、上記ピストンに設けられて上記内側室及び外側室を連通する空路と、この空路の途中に設けた減衰力発生部とを備え、上記内側室、外側室及びばね室内にガスを封入したことを特徴とする空圧緩衝器。
2. 上記ピストンの内周面に上記インナーロッドの外周面と摺接してシールする内側シール部材を装着すると共に、ピストンの外周面には上記シリンダチューブの内周面と摺接してシールする外側シール部材を装着したことを特徴とする請求項１に記載の空圧緩衝器。
3. 有底筒状のシリンダチューブと、このシリンダチューブの底部から起立するインナーロッドと、上記シリンダチューブの内周面及びインナーロッドの外周面に摺動可能に挿入された環状のピストンと、このピストンから延びて上記シリンダチューブの端部におけるガイド部を貫通する筒状のピストンロッドと、上記シリンダチューブ内に上記ピストンで区画したピストンロッド側の外側室及び反ピストンロッド側のばね室と、上記ピストンロッド内に上記ピストンとインナーロッドとで隔成した内側室とを備え、上記内側室、外側室及びばね室内にガスを封入して同圧とすると共に上記ピストンの内周面及びインナーロッドの外周面間の摺動隙間と、同じくピストンの外周面及びシリンダチューブの内周面間の摺動隙間とを環状絞りからなる減衰力発生部としたことを特徴とする空圧緩衝器。
4. 上記インナーロッド内に大気側と連通する冷却通路を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の空圧緩衝器。

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