JP4898622B2 - 空圧緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、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。

即ち、図３に示すように、筒状に形成されたシリンダ４２の上下端は、それぞれヘッド部材（本願発明のロッドガイドに相当）４３とボトム部材４４とによって閉塞されると共に、シリンダ４２内に摺動自在に挿入されるピストン４５によってこのシリンダ４２内がロッド側室４０とピストン側室５０とに区画されている。

上記ヘッド部材４３は環状に形成され、その内周にはピストンロッド５１を軸支する軸受４６を備えると共に、上端側から開口する貯留凹部４７が設けられている。

上記シリンダ４２はシリンダ４２の外方に配置される有底筒状の外筒４１によって覆われており、この外筒４１の図中の上端である開口端部には、内周側で環状シール４８を保持する封止部材４９が上記ヘッド部材４３に積層された状態で固定されている。

そして、上記封止部材４９から突出している環状シール４８の下端は、ヘッド部材４３の貯留凹部４７内に配置されており、この貯留凹部４７、封止部材４９、及びピストンロッド５１で貯油室Ｓが画成されている。

上記環状シール４８の内周側にはシリンダ４２から突出する上記ピストンロッド５１が、ヘッド部材４３の上記軸受４６内に摺動自在に挿入され、この環状シール４８は所定の緊迫力でピストンロッド５１の外周面に圧接されている。

従って、上記ピストンロッド５１は貯油室Ｓを貫いており、この貯油室Ｓはピストンロッド５１と環状シール４８との摺動部に臨むようになっている。

更に、貯油室Ｓは、ヘッド部材４３に設けた接続路５２によってロッド側室４０に連通されると共に、他の接続路５３によって循環通路Ｒ内に連通されている。

上記ピストン４５には、ロッド側室４０とピストン側室５０とを連通する圧側連通路４５ａ及び伸側連通路４５ｂが夫々穿設されている。

上記圧側連通路４５ａには圧側減衰弁５６と、ピストン側室５０からロッド側室４０へのみガスＧの流れを許容する圧側逆止弁５６ａとが設けられており、同じく上記伸側連通路４５ｂには伸側減衰弁５７と、ロッド側室４０からピストン側室５０へのみガスＧ及び潤滑油Ｏの流れを許容する伸側逆止弁５７ａとが設けられている。この場合、上記各減衰弁５６、５７及び逆止弁５６ａ、５７ａはリーフバルブで構成されている。

上記ボトム部材４４には、ピストン側室５０と循環通路Ｒとを連通する通路５４が設けられ、この通路５４の途中には、ピストン側室５０から循環通路Ｒへのみ流体の流れを許容する逆止弁５５が設けられている。

上記循環通路Ｒと接続路５２、５３及び通路５４の少なくとも一箇所に絞りを設け、又は流路断面を細くして流体の流れに抵抗を与え、圧側減衰弁５６で減衰力を発生できるようにしている。

そして、シリンダ４２内には作動気体としてのガスＧが封入されると共に、貯油室Ｓ内及び循環通路Ｒ内には潤滑油Ｏが充填されるが、貯油室Ｓ内の油面が、貯油室Ｓ内のガスＧのガス圧力と、循環通路Ｒ内のガスＧのガス圧力とのバランスによって環状シール４８の最下端より下方に下がらないような配慮のもと、循環通路Ｒ内には充分な量の潤滑油Ｏが充填されている。

又、ロッド側室４０及びピストン側室５０内にも少量の潤滑油Ｏが注入されるが、ロッド側室４０内に注入される潤滑油Ｏは、空圧緩衝器が伸縮作動を初めて行うときに、シリンダ４２とピストン４５との間を潤滑するためであり、ピストン側室５０内の潤滑油Ｏは空圧緩衝器の圧側行程時、循環通路Ｒ内にガスＧより先んじて潤滑油Ｏを供給して貯油室Ｓ内の油面の下降を防止するためである。

このように構成された空圧緩衝器では、ピストンロッド５１がシリンダ４２内から退出する、即ち、空圧緩衝器の伸側行程において、ロッド側室４０内に封入されたガスＧがピストン４５に設けた伸側連通路４５ｂを通過してピストン側室５０に流入すると共に、この伸側連通路４５ｂに設けた伸側減衰弁５７によって伸側減衰力を発生する。

又、ピストンロッド５１がシリンダ４２内へ侵入する、即ち、空圧緩衝器の圧側行程において、ピストン側室５０内に封入されたガスＧがピストン４５に設けた圧側連通路４５ａを通過してロッド側室４０に流入すると共に、この圧側連通路４５ａに設けた圧側減衰弁５６よって圧側減衰力を発生する。

このとき、ピストン側室５０内の圧力上昇によって、ピストン側室５０内の潤滑油Ｏは上記逆止弁５５付きの通路５４を介して循環通路Ｒ内に流入する。

すると、循環通路Ｒ及び貯油室Ｓは、ピストン側室５０と同様に加圧されることになるので、循環通路Ｒ内の潤滑油Ｏは貯油室Ｓ内に流入し、貯油室Ｓ内の圧力及び油面を上昇させる。

この油面の上昇及び貯油室Ｓの圧力上昇によって、上記潤滑油Ｏは、上記接続路５２を通過してロッド側室４０内に流入し、空圧緩衝器内で潤滑油Ｏが循環することになる。
特開２００７−１６８８０号公報（図２及び段落番号〜）

このように構成された空圧緩衝器においては、上述したように潤滑油Ｏをロッド側室４０とピストン側室５０とに行き来させることで、上記ピストン４５の外周とシリンダ４２の内周との間の摺動部の潤滑と、シリンダ４２上端に設けた上記封止部材４９の内周とピストンロッド５１の外周との間の摺動部の潤滑とを行って空圧緩衝器の作動の円滑化を図っているので、特に機能上欠陥がある訳ではないが、次のような不具合の改善が望まれている。

第１に潤滑油を確保するために潤滑用の循環通路Ｒを設けているので部品点数が多く構造が複雑となり、加工性、組付性に不利であるばかりでなくこの循環通路Ｒ内に潤滑油を注入しておく必要があり多くの潤滑油が必要となり経済性において不利である。

第２に、ピストン４５に伸側減衰弁５７、伸側逆止弁５７ａ等を設けているので、上記接続路５２、ピストンロッド５１と軸受４６との間の隙間を流れる潤滑油の全量がシリンダ４２の内周とピストン４５の外周との間に供給されるわけでは無く、一部は上記伸側減衰弁５７、伸側逆止弁５７ａを介してそのままピストン側室５０に流出してしまう場合がある。そのため、ピストン４５の外周に十分な潤滑油を供給させるには潤滑油の注入量を多くすればよいが、この場合も上記と同じく経済性において不利となる。

そこで、本発明の目的は、潤滑油用の循環通路を使用しなくても潤滑油を確保でき、潤滑油を多量に注入しなくてもシリンダの内周とピストンの外周との摺動部に効率良く潤滑油を供給でき、構造がシンプルで簡単であり、加工性、組付性、経済性の向上を図れる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、本発明の手段は、シリンダと、このシリンダの端部に設けられてピストンロッドを案内するロッドガイドと、このロッドガイドの上面に配置されると共に上記ピストンロッドに摺接してこれらの間をシールする内周リップを備えたメインシールと、上記ピストンロッドを介してシリンダ内に移動自在に挿入されると共にこのシリンダ内をロッド側室及びピストン側室に区画するピストンと、上記ロッド側室とピストン側室との間を連通する連通路とを備え、上記シリンダ内に作動気体を封入している空圧緩衝器において、上記連通路を気体循環用の通路としてシリンダの外部に設け、上記シリンダの底部又はボトム上に上記ピストン側室内に向けてバルブボディを起立し、又このバルブボディの外周と上記シリンダの内周との間に隙間を形成し、上記バルブボディに設けた減衰力発生部を介して上記連通路を上記ピストン側室に接続し、上記ロッド側室内に潤滑に必要な最小限の潤滑油を注入したことを特徴とする。

本発明の空圧緩衝器は、ピストンがシリンダ内を上下動する空圧緩衝器の作動時において、ロッド側室内に予め注入された潤滑油がそのシリンダ内周面とピストン外周面との摺動部に常に供給されるので、上記摺動部には一定量の潤滑油を供給することができる。
さらに、伸縮作動中に若干潤滑油がピストン側室へ洩れて溜まる場合が生じても、バルブボディが起立しているので、洩れた潤滑油は隙間に溜まるだけで、伸縮作動時にこの潤滑油が減衰力発生部を通過することが無く、作動気体のみの通過に起因する所望の減衰力を得ることが出来る。

潤滑油はロッド側室内に潤滑に必要な最小限度注入されているから潤滑油の使用量を少なく出来る。

併せて、潤滑油用の循環通路を使用していないので、循環通路内に潤滑油を注入したものに比べて潤滑油の削減が可能となる。

同じく、潤滑油用の循環通路を使用していない分構造が簡単となり、全体がシンプルで加工性、組付性、経済性の向上を図れる。

以下に、本発明のバルブ構造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１に基づいて説明する。

図１に示すように、空圧緩衝器１の基本構造は、シリンダ３と、このシリンダ３の端部に設けられてピストンロッド６を案内するロッドガイド１２と、このロッドガイド１２の上面に配置されると共に上記ピストンロッド６に摺接してこれらの間をシールする内周リップ１５を備えたメインシール１３と、上記ピストンロッド６を介してシリンダ３内に移動自在に挿入されると共にこのシリンダ３内をロッド側室４０及びピストン側室５０に区画するピストン５と、上記ロッド側室４０とピストン側室５０との間を連通する連通路２０とを備え、上記シリンダ３内に作動気体を封入しているものである。

そして、本発明では、上記連通路２０をシリンダ３の外部に管路として設けると共に当該連通路２０の途中に減衰力発生部Ｖを設け、上記ロッド側室４０内に潤滑に必要な最小限の潤滑油Ｏを注入している。

この場合、上記ピストン５の外周部に上記シリンダ３の内周面に摺接しながら当該ピストン５とシリンダ３との間をシールするピストン側シール部材７を設けているのが好ましい。

上記連通路２０のピストン側室５０への接続は、例えば、図１および図２（Ｃ）の実施の形態に示すようにベースバルブ４を利用しても良く、図２（Ａ）、（Ｂ）の参考例に示すようにシリンダ３のボトムＢＴに形成した通路２０Ａを利用しても良い。図２（Ｃ）の構造は図１のベースバルブ４の構造を模式化したもので両者は実質的に同じである。

減衰力発生部Ｖは図２（Ａ）の参考例に示すように伸側及び圧側共用の絞り２３でも良く、図１および図２（Ｃ）の実施の形態、図２（Ｂ）の参考例に示すように、ロッド側室４０とピストン側室５０との間を連通する圧側連通路２１及び伸側連通路２２と、伸側連通路２２内に設けられてピストン側室５０へ向かう流体の流れのみを許容する伸側逆止弁２２ａ及び伸側絞り２２ｂと、上記圧側連通路２１内に設けられてピストン側室５０から空間部６０へ向かう流体の流れのみを許容する圧側逆止弁２１ａ及び圧側絞り弁２１ｂとで構成させても良い。

図１及び図２（Ｃ）の場合は底部３ａ又はシリンダ３のボトムＢＴにバルブボディ１９を起立して当該バルブボディ１９の外側に空間Ｐを形成し、仮にピストン５の外周から潤滑油が洩れてもこの空間に潤滑油が溜まり、伸縮作動時に潤滑油が減衰力発生部Ｖを通過しないようにしているものである。

以下詳細な構造、作用効果を図に基づいて説明するが、本発明はこの構造に限定されるものではない。

シリンダ３の開口端部には、上記ピストンロッド６を案内するロッドガイド１２が配置され、このロッドガイド１２の上面には上記メインシール１３が載置されている。

そして、上記シリンダ３の上端を内側に折り曲げることで、このシリンダ３、メインシール１３及びロッドガイド１２が一体的に加締め固定されている。

上記ロッドガイド１２は、中心部に軸受としてのベアリング１２ａが取り付けられる案内孔１７を備えた円柱状に形成されており、ベアリング１２ａの内周面がピストンロッドの外周面と摺接することで、このピストンロッド６を摺動自在に軸受支持すると共に、上面中央側には潤滑油Ｏを蓄えるための貯留凹部１８が形成されている。

又、上記ベアリング１２ａにはシール部材としてのシールリング１２ｂが嵌合されており、メインシール１３、シールリング１２ｂ及びピストンロッド６で貯油室Ｓを画成すると共に、この貯油室Ｓには潤滑油Ｏが密封状態で蓄えられるようになっている。

上記メインシール１３は、環状のインサートメタル１４と、このインサートメタル１４の内周側に一体形成された環状シールとしての内周リップ１５とを備えている。

上記内周リップ１５は、ピストンロッド６の外周面に摺接して大気側からのダストの侵入を防止するダストリップ１５ａと、同じくピストンロッド６の外周面に摺接して上記貯油室Ｓからの潤滑油Ｏがシリンダ３内に封入されたガスＧと共に大気側へ漏れるのを防止するオイルリップ１５ｂとから形成されている。

又、上記貯油室Ｓ内には上記オイルリップ１５ｂのリップ部が浸漬する位置まで潤滑油Ｏが蓄えられ、この貯油室Ｓ内に蓄えられた潤滑油Ｏによって内周リップ１５とピストンロッド６との間の油膜切れを防止するようになっている。

上記ピストン５はピストンロッド６の下端に取付固定されると共に、その外周面には取付凹部５ａが設けられ、この取付凹部５ａには上記ピストン側シール部材７としてのＯリングが嵌挿されている。

上記Ｏリングは、予めロッド側室４０内に注入された潤滑油Ｏが、シリンダ３内周面とピストン５外周面との摺動部に一定量供給された状態を常に維持できるようにしたものであり、ピストン５がシリンダ３内を上下動する空圧緩衝器１の作動時において、上記潤滑油Ｏが、シリンダ３内周面とピストン５外周面との摺接隙間を介してピストン側室５０内へ漏れるのを防止するようになっている。

上記シール部材７は無くても使用可能である。

図１の実施の形態では、ピストン５に減衰力発生部を設けず、外部の管路からなる連通路２０を利用している。

そして、ピストン側室５０内に底部３ａに設けた減衰力発生用のベースバルブ４を設け、上記連通路２０の一端をこのベースバルブ４を介して上記ピストン側室５０に連通させている。

ピストン５の外周部には上記シリンダ３の内周面に摺接しながら当該ピストン５とシリンダ３との間をシールするピストン側シール部材７を設け、更に、上記ロッド側室４０に潤滑に必要な最小限度の潤滑油Ｏを注入している。

ベースバルブ４はシリンダ３内の底部３ａから起立する中空なバルブボディ１９と、バルブボディ１９内に形成した空間部６０と、バルブボディ１９の上部に設けた減衰力発生部Ｖとで構成され、上記空間部６０に連通路２０の一端を連通させている。但し、空間部６０は必ずしも必要でない。

上記減衰力発生部４は、上記ピストン側室４０と上記空間部６０との間を連通する圧側連通路２１及び伸側連通路２２と、伸側連通路２２内に設けられて空間部６０からピストン側室５０へ向かう流体の流れのみを許容する伸側逆止弁２２ａ及び伸側絞り２２ｂと、上記圧側連通路２１内に設けられてピストン側室５０から空間部６０へ向かう流体の流れのみを許容する圧側逆止弁２１ａ及び圧側絞り弁２１ｂとで構成されている。

このように構成された空圧緩衝器１は、例えば、ピストンロッド６の先端に設けられた図示しないロッド側のアイを車体側に取り付けると共に、シリンダ３の下端に設けられたシリンダ側のアイ３７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み込まれる。

続いて、その作用を説明すると、ピストンロッド６がシリンダ３内へ侵入する、即ち、空圧緩衝器１の圧側行程では、ピストン側室５０内のガスＧが上記圧側連通路２１を通過して空間部６０、上記連通路２０を介してロッド側室４０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絞り２１ｂによって圧側減衰力が発生する。

又、ピストンロッド６がシリンダ３内から退出する、即ち、空圧緩衝器１の伸長行程では、上記連通路２０を介して空間部６０へ導かれたロッド側室４０のガスＧが上記伸側連通路２２を通過してピストン側室５０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絞り２２ｂによって伸側減衰力が発生する。

このとき、上記ピストン５はシリンダ３内を上下動することになるが、ロッド側室４０におけるシリンダ３の内周面とピストン５の外周面との摺動部には、予めロッド側室４０内に注入されている潤滑油Ｏによって一定量の潤滑油Ｏが供給されているので、この摺動部の潤滑性を安定させて空圧緩衝器１としての円滑な作動を確保される。

そして、上記ピストン５の外周部に設けられたシリンダ３の内周面との間をシールするピストン側シール部材７によって、ロッド側室４０内に注入されている潤滑油Ｏがシリンダ３の内周面とピストン５の外周面との摺接隙間を介してピストン側室５０へ漏れるのを防止する。

尚、ピストンロッド６の外周とベアリング１２ａ、シールリング１２ｂとの間は貯油室Ｓ内の潤滑油による油膜で潤滑されるが、この貯油室Ｓの潤滑油がロッド側室４０内に洩れて流出するのは上記シールリング１２ｂで防止している。

上記において、伸縮作動中に若干潤滑油がピストン側室５０へ洩れて溜まる場合が生じても、ベースバルブＶのバルブボディ１９が起立しているので、上記したように洩れた潤滑油Ｏはバルブボディ１９の下部外周である隙間Ｐに溜まるだけで、伸縮作動時にこの潤滑油Ｏが減衰力発生部Ｖを通過することが無く、作動気体のみの通過に起因する所望の減衰力を得ることが出来る。

但し、上記のように、ピストン側シール部材７で潤滑油Ｏの洩れを防止できるので、潤滑油Ｏは連通路２０内には大量に流れず、潤滑油が減少する恐れは殆ど無い。したがって、図２（Ａ）、（Ｂ）の参考例に示すように通路２０Ａを直接ピストン側室５０に開口し、この通路２０Ａ内に減衰力発生部Ｖを組み込んでも使用可能である。

連通路２０はシリンダ３の外部に設けた管路を使用しているが、シリンダ３の外側にシリンダ３と同芯に外筒を設け、シリンダ３とこの外筒との間に連通路を隔成しても良い。

以上、詳述したように本実施の形態の空圧緩衝器１においては、ピストン５がシリンダ３内を上下動する空圧緩衝器１の作動時において、ロッド側室４０内に予め注入された潤滑油Ｏがシリンダ３の内周面とピストン５の外周面との摺動部に常に供給されると共に、ピストン３に設けた上記Ｏリング７によってこの供給状態が維持されるので、上記摺動部には一定量の潤滑油Ｏを供給することができる。

従って、この摺動部の潤滑性を安定させて空圧緩衝器１としての円滑な作動を確保することができる。

又、上記ピストン５にピストン側シール部材７を設けてシリンダ３内周面との摺動部をシールしたので、この摺動部を介して潤滑油Ｏがピストン側室５０へ漏れるのを防止できる。

又、ピストン内の通路を介して潤滑油Ｏをピストン側室５０及びロッド側室４０間で循環させないので、そのための循環路や、特別な循環構造をピストンに設ける必要が無く、空圧緩衝器１自体を簡素な構造として安価に製造できる。

又、減衰力発生部Ｖをピストン側室５０内に起立するベースバルブ４内やシリンダ３のボトムＢＴに設けたので、外部に独立して設けるよりも全体をコンパクト化することができる。

但し、減衰力発生部Ｖを、シリンダ３の外部に独立して設けても使用可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態を示す空圧緩衝器の断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は参考例に係る空圧緩衝器の略示断面図である。 （Ｃ）は他の実施の形態に係る空圧緩衝器の略示断面図である。 従来構造を示す空圧緩衝器の断面図である。

符号の説明

１ 空圧緩衝器
３ シリンダ
３ｃ 底部
４ ベースバルブ
５ ピストン
６ ピストンロッド
７ Ｏリング（ピストン側シール部材）
１２ ロッドガイド
１２ｂ シールリング（シール部材）
１３ メインシール（封止部材）
１５ 内周リップ
１９ バルブボディ
２０ 連通路
２０Ａ 通路
２１ 圧側連通路
２１ａ 圧側逆止弁
２１ｂ 圧側絞り
２２ 伸側連通路
２２ａ 伸側逆止弁
２２ｂ 伸側絞り
４０ ロッド側室
５０ ピストン側室
６０ 空間部
Ｏ 潤滑油
Ｓ 貯油室
Ｇ ガス（作動気体）
Ｖ 減衰力発生部

Claims (5)

1. シリンダ３と、このシリンダ３の端部に設けられてピストンロッド６を案内するロッドガイド１２と、このロッドガイド１２の上面に配置されると共に上記ピストンロッド６に摺接してこれらの間をシールする内周リップ１５を備えたメインシール１３と、上記ピストンロッド６を介してシリンダ３内に移動自在に挿入されると共にこのシリンダ３内をロッド側室４０及びピストン側室５０に区画するピストン５と、上記ロッド側室４０とピストン側室５０との間を連通する連通路２０とを備え、上記シリンダ３内に作動気体を封入している空圧緩衝器において、上記連通路２０を気体循環用の通路としてシリンダ３の外部に設け、上記シリンダ３の底部３ａ又はボトムＢＴ上に上記ピストン側室５０内に向けてバルブボディ１９を起立し、又このバルブボディの１９の外周と上記シリンダ３の内周との間に隙間Ｐを形成し、上記バルブボディ１９に設けた減衰力発生部Ｖを介して上記連通路２０を上記ピストン側室５０に接続し、上記ロッド側室４０内に潤滑に必要な最小限の潤滑油Ｏを注入したことを特徴とする空圧緩衝器。
2. 上記ピストン５の外周部に上記シリンダ３の内周面に摺接しながら当該ピストン５とシリンダ３との間をシールするピストン側シール部材７を設けている請求項１に記載の空圧緩衝器。
3. 上記シリンダ３における上記ピストン側室５０内の底部３ａに起立したバルブボディ１９とこのバルブボディ１９に設けた減衰力発生部Ｖとでベースバルブ４を構成し、上記連通路２０の一端を上記減衰力発生部Ｖを介して上記ピストン側室５０に連通させている請求項１又は２に記載の空圧緩衝器。
4. 減衰力発生部Ｖは、上記バルブボディ１９に設けた圧側連通路２１及び伸側連通路２２と、伸側連通路２２内に設けられてピストン側室５０へ向かう流体の流れのみを許容する伸側逆止弁２２ａ及び伸側絞り２２ｂと、上記圧側連通路２１内に設けられてピストン側室５０から上記連通路２０へ向かう気体の流れのみを許容する圧側逆止弁２１ａ及び圧側絞り弁２１ｂとで構成させている請求項１、２又は３に記載の空圧緩衝器。
5. 上記ロッドガイド１２のピストンロッド６との摺動部にシール部材１２ｂを設けると共に、このロッドガイド１２の上面側に潤滑油を蓄える貯油室Ｓを画成したことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の空圧緩衝器。

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