JP4858982B2

JP4858982B2 - 緩衝器

Info

Publication number: JP4858982B2
Application number: JP2007088543A
Authority: JP
Inventors: 雄二森田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP2008248954A

Description

本発明は、緩衝器の改良に関する。

従来の緩衝器にあっては、たとえば、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を液室と気室とに区画するフリーピストンと、シリンダ内に摺動自在に挿入され液室を二つの圧力室に区画するピストンと、ピストンに一端が連結されるロッドとを備えて構成され、車両の車体と車軸との間に介装されて車体の振動を抑制している（たとえば、特許文献１参照）。

また、このような緩衝器にあっては、ピストンがシリンダに対して軸方向に移動する緩衝器の伸縮行程において、ロッドがシリンダ内に侵入あるいはロッドがシリンダ内から退出する体積がシリンダ内で過不足となるため、この過不足となる体積を上記気室が膨縮することによって補償している。

特に、このような緩衝器が単筒型の緩衝器である場合には、車体の振動を抑制するために大きな減衰力を発揮しなければならないので、上記気室は、上記ロッド体積分の液体を補償するだけでなく、シリンダ内の液体を常時加圧状態に維持する必要があるため、該気室内に加圧されたガスが封入される。
特開平０８−１５９１９９号公報（図１）

このような緩衝器にあっては、上述のように、フリーピストンで液室と気室とを仕切るため、フリーピストンは液体中にガスが混入することを防止する目的で外周にＯリング等のシールを備えており、フリーピストンが緩衝器の伸縮動作に応じて上下方向に移動する際には、シリンダとの間で少なからず摩擦力を生じている。

この摩擦力は、フリーピストンの滑らかな上下移動を阻害するばかりでなく、フリーピストンの静止時における静止摩擦時と上下方向に移動する際に生じる動摩擦時で大きさが異なり、さらに、緩衝器の伸縮の度に大きさや静止摩擦から動摩擦への切換わりのタイミングが異なったりして一定しない。

したがって、単筒型の緩衝器の場合、気室側の圧力室の圧力は、構造上ガス圧に維持されるようになっているが、このフリーピストンとシリンダとの間で生じる不安定な摩擦力によって、絶えず変動して安定しないため、緩衝器の発生減衰力が安定せず、車両における乗り心地を悪化させる原因となっている。

特に、緩衝器の伸縮速度が０．１ｍ／ｓ以下である微低速領域において、上記したフリーピストンの上下方向への移動の渋りや不安定な摩擦力による一定しない挙動が、発生減衰力に与える影響は大きく、自動車に適用される緩衝器では、微低速領域で伸縮する頻度が高いため、この領域における乗り心地を向上させることが強く要望されている。

そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、車両における乗り心地を向上することができる緩衝器を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段は、シリンダと、このシリンダ内に摺動自在に挿入され上記シリンダ内を液室と気室とに区画するフリーピストンと、上記シリンダ内に挿通されるロッドと、このロッドの中間に設けられるとともに上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記液室を二つの圧力室に区画するピストンとを備え、上記ロッドの一端が上記フリーピストン内に摺動自在に挿入されて上記気室内に突出されてなる緩衝器において、上記フリーピストンは、上記ロッドの外周に摺接するベアリングと、このベアリングを保持する内筒と、この内筒の外周に固定され上記内筒の気室側面に対向するフランジを備えた外筒と、上記内筒の気室側面と上記外筒の上記フランジとの間で挟持される環板状のインサートメタルと、このインサートメタルの内周部に設けられて上記ロッドの外周に摺接するシール部材とを備えたことを特徴とする。

本発明の緩衝器では、基本的に、伸縮時にフリーピストンが上下方向へ移動しないので、フリーピストンとシリンダとの間の不安定な摩擦力が圧力室内の圧力に影響を与えることが無い。

したがって、この緩衝器によれば、フリーピストンとシリンダとの間の制御できない不安定な摩擦力が発生減衰力に影響を与えることが無く、緩衝器は安定した減衰力を発揮でき、車両における乗り心地を向上することが可能である。

特に、頻度が高い緩衝器の伸縮速度が微低速領域においても、上記したフリーピストンの上下方向への移動の渋りや不安定な摩擦力による一定しない挙動が発生減衰力に影響を与えないので、フリーピストンの動き渋りによって微低速領域における減衰力が過剰となって車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させるようなことがなく、微低速領域における車両の乗り心地を飛躍的に向上でき、自動車に最適となる。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。

図１に示すように、一実施の形態における緩衝器Ｄは、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されシリンダ１内を液室Ｌと気室Ｇとに区画するフリーピストン２と、シリンダ１内に挿通されるロッド４と、ロッド４の中間に設けられるとともにシリンダ１内に摺動自在に挿入されて液室Ｌを二つの圧力室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン３とを備えて構成され、ロッド４の一端４ａがフリーピストン２内に摺動自在に挿入され気室Ｌ内に突出されて、常時ロッド４の一端４ａが気室Ｇ内に存在するようになっている。そして、フリーピストン２は、ロッド４の外周に摺接するベアリング２５と、このベアリング２５を保持する内筒２１と、この内筒２１の外周に固定され上記内筒２１の気室側面２２に対向するフランジ２４を備えた外筒２３と、上記内筒２１の気室側面２２と上記外筒２３の上記フランジ２４との間で挟持される環板状のインサートメタル２６ａと、このインサートメタル２６ａの内周部に設けられてロッド４の外周に摺接するシール部材２６とを備えてなる。

以下、各部材について詳細に説明すると、ピストン３は、環状とされてロッド４の中間に取り付けられ、上述のように、作動油等の液体が充填されているシリンダ１内の液室Ｌを２つの圧力室Ｒ１，Ｒ２に区画し、さらには、上記圧力室Ｒ１と圧力室Ｒ２とを連通するポート３ａ，３ｂを有している。

そして、ピストン３は、ポート３ａを開閉するリーフバルブ５ａおよびポート３ｂを開閉するリーフバルブ５ｂとともに、ロッド４の中間に取り付けられている。

すなわち、ピストン３がシリンダ１に対して図１中上方向に移動して緩衝器Ｄが伸長すると、圧力室Ｒ１から圧力室Ｒ２へ上記ポート３ｂを介して移動する液体の流れにリーフバルブ５ｂで抵抗を与えて緩衝器Ｄに減衰力を発生させ、逆に、ピストン３がシリンダ１に対して図１中下方に移動して緩衝器Ｄが圧縮されると、圧力室Ｒ２から圧力室Ｒ１へ上記ポート３ａを介して移動する液体の流れにリーフバルブ５ａで抵抗を与えて緩衝器Ｄに減衰力を発生させることができるようになっている。

また、ロッド４は、ピストン３より図１中下方に配置される一端４ａと、ピストン３より図１中上方に配置される一端４ａと同外径の他端４ｂとを備えて構成されており、一端４ａの上端に螺子孔４ｃを設けて、他端４ｂの下端に設けた小径部４ｄをピストン３内に挿通させて螺子孔４ｃに螺合させることで、ピストン３を中間に保持しながら一端４ａと他端４ｂとが一体化されている。なお、このようにロッド４を一端４ａと他端４ｂの二つの部材で構成することで、中間へのピストン３の設定が容易となるが、ロッド４およびピストン３を一体的に製造するようにしてもよい。

さらに、ロッド４の他端４ｂは、シリンダ１の図１中上端に嵌合される環状のヘッド部材６の内側に挿通されてシリンダ１外へ突出させてあり、このロッド４の他端４ｂを車両における車体側に、シリンダ１の下端に螺着されて当該下端を閉塞するキャップ７に設けた取付ブラケット８を用いてシリンダ１の下端を車両における車軸側に取り付けることによって、緩衝器Ｄを車体と車軸との間に介装することができるようになっている。なお、キャップ７とシリンダ１との間にはシール１１によってシールされて、気体のシリンダ１外への漏洩が阻止されている。

ここで、シリンダ１は、上端外周に螺子部１ａを備え、この螺子部１ａには、環状の懸架バネ受けＳと懸架バネ受けＳの回り止めを防止するナットＮが螺着され、懸架バネ受けＳは回転させることでシリンダ１に対して上下方向に移動でき、これによって車高調整ができるようになっている。

また、シリンダ１の螺子部１ａには、シリンダ１の上端を覆うカバー９が螺着され、当該カバー９と上記ヘッド部材６との間には、環板状のインサートメタル１０ａと該インサートメタル１０ａの内周に保持されてロッド４の外周に摺接するリップ１０ｂとを備えたシール部材１０が介装され、このシール部材１０によってシリンダ１の上端は封止されて、液体のシリンダ１外への漏洩が阻止されている。

戻って、ロッド４の一端４ａは、シリンダ１の図１中下方側に摺動自在に挿入される環状のフリーピストン２の内側に挿通されて気室Ｌ側へ突出させてあり、緩衝器Ｄが伸長しても当該一端４ａが常に気室Ｌ内に存在するようになっている。

また、フリーピストン２は、ロッド４の一端４ａの挿入を許容するため環状とされており、具体的には、内筒２１と、内筒２１の外周に螺合によって固定され内筒２１の気室側面２２に対向するフランジ２４を備えた外筒２３と、内筒２１の内周に固定されてロッド４の一端４ａの外周に摺接する筒状のベアリング２５と、内筒２１の気室側面２２と外筒２３のフランジ２４との間で挟持される環板状のインサートメタル２６ａとインサートメタル２６ａの内周部に設けられてロッド４の一端４ａの外周に摺接するリップ２６ｂと外筒２３の内周に密着する外周シール２６ｃとを備えたシール部材２６と、外筒２３の外周に設けた環状溝２７内に装着されてシリンダ１の外周に摺接する環状シール部材２８とを備えて構成されている。

なお、ベアリング２５とロッド４との間を通過した液体は、内筒２１に設けた通孔２１ａを介して圧力室Ｒ２へ還流するようになっており、内筒２１と外筒２３の内周およびフランジ２４とで仕切られる空間内に液体が貯留されて蓄圧されないよう配慮されている。

すなわち、フリーピストン２は、シリンダ１内に液室Ｌと気室Ｇとを仕切るとともに、上下方向に移動するロッド４をガイドして、ロッド４に作用する横方向の荷重をも支持できるようになっている。したがって、緩衝器Ｄに横力が作用しても、ヘッド部材６、ピストン３およびフリーピストン２の三つの部材で横力を分散して受けることができ、ロッド４の摺動部における摩擦抵抗を低減でき、緩衝器Ｄのより滑らかな伸縮を実現することが可能である。

また、このフリーピストン２は、ベアリング２５を備えているので、ロッド４の上下方向への移動をより一層円滑なものとすることができ、さらに、リップ２６ｂを備えたシール部材２６でロッド４の外周とフリーピストン２との間をシールするようにしているので、摺動性と液体の密封性を満足することができるようになっている。

なお、ロッド４の一端４ａにおける先端となる図１中最下端には、フリーピストン２から当該一端４ａが抜けてしまうことが無いようにナット１３によって固定されるストッパ１２が設けられており、一端４ａがフリーピストン２から抜けて液室Ｌと気室Ｇとがフリーピストン２内周を介して連通されて緩衝器Ｄが減衰力を発揮できなくなるような事態の招来を阻止している。

そして、このフリーピストン２で仕切られる気室Ｇ内には、所定圧のガスが封入されており、この緩衝器Ｄにあっては、ロッド４の一端４ａがフリーピストン２内に挿入されて気室Ｇへ突出するようになっているため、伸縮する際に液室Ｌの容積変化は無く、単に緩衝器Ｄが伸縮する場合、基本的にはフリーピストン２がシリンダ１に対し図１中上下方向に移動しない。つまり、気室Ｇは、内部の圧力によって液室Ｌを加圧するとともに温度変化による液室Ｌの容積変化について容積補償するのは、従来の単筒型緩衝器と同じであるが、伸縮時には液室Ｌの容積が変化しないため、伸縮時の容積補償を行わない。

すなわち、この緩衝器Ｄでは、基本的に、伸縮時にフリーピストン２が上下方向へ移動しないので、フリーピストン２とシリンダ１との間の不安定な摩擦力が圧力室Ｒ２内の圧力に影響を与えることが無い。

したがって、この緩衝器Ｄによれば、フリーピストン２とシリンダ１との間の制御できない不安定な摩擦力が発生減衰力に影響を与えることが無く、緩衝器Ｄは安定した減衰力を発揮でき、車両における乗り心地を向上することが可能である。

特に、頻度が高い緩衝器の伸縮速度が微低速領域においても、上記したフリーピストン２の上下方向への移動の渋りや不安定な摩擦力による一定しない挙動が発生減衰力に影響を与えないので、フリーピストンの動き渋りによって微低速領域における減衰力が過剰となって車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させるようなことがなく、微低速領域における車両の乗り心地を飛躍的に向上でき、自動車に最適となる。

また、突発的に、圧力室Ｒ２内の圧力が急激に上昇あるいは下降することがあっても、フリーピストン２とシリンダ１との摩擦力によって、フリーピストン２の移動が制限されることになり、フリーピストン２の移動によって発生減衰力に影響を与えることがない。

さらに、この緩衝器Ｄの場合、伸縮時には、極力フリーピストン２がシリンダ１に対して上下動する事を防止するほうがよいため、圧力室Ｒ２内の圧力の急激な上昇あるいは下降によってもフリーピストン２の上下動を阻止できるようにフリーピストン２とシリンダ１との間の摩擦力を管理すればよく、その管理も、シール性と摺動性の確保という相反するもの同士を両立させるような難しいものではなく、容易であり、実際には環状シール部材２８の緊迫力の設定で行われる。

なお、上述したようにフリーピストン２が上下方向へ移動するのは、液体の温度が上昇あるいは下降して体積が変化した場合であり、フリーピストン２は、この液体の体積変化に伴って上下動して液体の容積変化を補償する。

上述したところでは、緩衝器Ｄをシリンダ１を車軸側に設置するいわゆる正立型の緩衝器として利用可能なように、液室Ｌと気室Ｇとをフリーピストン２で仕切るようにしているが、シリンダ１側を車体側に取り付け、ロッド４の他端４ｂを車軸側に取り付ける、いわゆる倒立型とする場合には、図１の緩衝器Ｄを天地逆とする配置になるため、気室Ｇが必然的にシリンダ１のキャップ７側に配置されて気液分離が可能となり、一端４ａが気室Ｇ内に常に突出して存在するようにしておけば、フリーピストン２を省略するとしてもよく、本発明の作用効果を失うことが無い。換言すれば、フリーピストン２を設けることで、緩衝器Ｄが正立型でも倒立型でも使用可能になるということである。また、この倒立型に設定される緩衝器では、フリーピストン２を省略できるので、部品点数を削減でき、摺動部を少なくすることができるから、緩衝器Ｄの伸縮がより滑らかとなって、乗り心地をより一層向上できることになる。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。

符号の説明

１シリンダ
１ａシリンダにおける螺子部
２フリーピストン
３ピストン
３ａ，３ｂポート
４ロッド
４ａロッドの一端
４ｂロッドの他端
４ｃ螺子孔
４ｄ小径部
５ａ，５ｂリーフバルブ
６ヘッド部材
７キャップ
８取付ブラケット
９カバー
１０シール部材
１０ａインサートメタル
１０ｂリップ
１１シール
１２ストッパ
１３，Ｎナット
２１フリーピストンにおける内筒
２１ａ内筒における通孔
２２内筒における気室側面
２３フリーピストンにおける外筒
２４外筒におけるフランジ
２５フリーピストンにおけるベアリング
２６フリーピストンにおけるシール部材
２６ａフリーピストンのシール部材におけるインサートメタル
２６ｂフリーピストンのシール部材におけるリップ
２６ｃフリーピストンのシール部材におけるシール
２７外筒における環状溝
２８フリーピストンにおける環状シール部材
Ｄ緩衝器
Ｇ気室
Ｌ液室
Ｒ１，Ｒ２圧力室
Ｓ懸架バネ受け

Claims

シリンダと、このシリンダ内に摺動自在に挿入され上記シリンダ内を液室と気室とに区画するフリーピストンと、上記シリンダ内に挿通されるロッドと、このロッドの中間に設けられるとともに上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記液室を二つの圧力室に区画するピストンとを備え、上記ロッドの一端が上記フリーピストン内に摺動自在に挿入されて上記気室内に突出されてなる緩衝器において、上記フリーピストンは、上記ロッドの外周に摺接するベアリングと、このベアリングを保持する内筒と、この内筒の外周に固定され上記内筒の気室側面に対向するフランジを備えた外筒と、上記内筒の気室側面と上記外筒の上記フランジとの間で挟持される環板状のインサートメタルと、このインサートメタルの内周部に設けられて上記ロッドの外周に摺接するシール部材とを備えたことを特徴とする緩衝器。