JP4948335B2

JP4948335B2 - 空圧緩衝器

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Publication number: JP4948335B2
Application number: JP2007232528A
Authority: JP
Inventors: 友夫窪田; 弘毅加藤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: JP2008111548A

Description

この発明は、車両等のサスペンションとして使用可能な空圧緩衝器の改良に関する。

従来、空圧緩衝器としては、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、シリンダにピストンを介して移動自在に挿通されるロッドとを備えて、いわゆる倒立型に形成されたものが知られている。

この空圧緩衝器は、車両のサスペンション用途に対応するため、ピストン部の通路でロッド側室とピストン側室とを連通する他、シリンダの外方に外筒を設けてシリンダと外筒との間の隙間を介してロッド側室とピストン側室とを連通してあり、シリンダ内の油を空圧緩衝器の伸縮運動によってポンプの要領でピストン側室とロッド側室とに循環させるようにして、ピストンとシリンダの当接部位およびロッドとシリンダ下端に設けた封止部材との当接部位である摺動部の摺動性の確保している（たとえば、特許文献１，２参照）。
特開２００４−１３２４２９号公報特開２００４−１３２４２８号公報

さて、上述のような空圧緩衝器では、作動流体に気体を用いても円滑な摺動性を確保することで車両のサスペンションに適用可能としているが、以下の問題があると指摘される可能性がある。

すなわち、従来の空圧緩衝器では、作動流体が気体であり、気体は膨張および収縮が可能であることから、特に気体の体積変化に対処する装置を設けておらず、気体の体積変化の影響によってロッド反力が変動して車高が上昇あるいは下降してしまうことを阻止することができない。

そして、車両のサスペンション用途に空圧緩衝器を供する場合、空圧緩衝器の継続的な伸縮の繰り返しによって、シリンダ内の気体の温度が非常に高温となり、特に気体の熱膨張は、油に比して非常に大きいことからも、気体の温度変化による車高の上下動が著しくなる。

また、車両のサスペンションに空圧緩衝器を適用する場合、乗用車でも空圧緩衝器が四つ必要で、四つの空圧緩衝器のロッド反力がまちまちとなることも想定でき、車体の姿勢に変化を及ぼし、車両搭乗者に違和感や不快感を与えて車両における乗心地を損なってしまう虞もある。

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、車両における乗心地を向上することが可能な空圧緩衝器を提供することである。

本発明の課題解決手段の一つは、シリンダと、シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されたロッドとを備えた空圧緩衝器において、作動気体の体積変化を吸収する体積変化吸収機構を設け、上記体積変化吸収機構は、ロッド側室およびピストン側室にそれぞれ通路を介して連通される圧力室と、各通路の途中に設けた絞りと、ロッド側室と圧力室とを連通する通路の途中に設けられてロッド側室から圧力室へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁と、ピストン側室と圧力室とを連通する通路の途中に設けられて圧力室からピストン側室へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁と、圧力室の容積を変化させる可変機構とを備えてなること特徴とするものである。
同じく、他の手段は、シリンダと、シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されたロッドとを備えた空圧緩衝器において、作動気体の体積変化を吸収する体積変化吸収機構を設け、上記体積変化吸収機構は、ロッド側室およびピストン側室にそれぞれ通路を介して連通される圧力室と、各通路の途中に設けた絞りと、ロッド側室と圧力室とを連通する通路の途中に設けられて圧力室からロッド側室へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁と、ピストン側室と圧力室とを連通する通路の途中に設けられてピストン側室から圧力室へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁と、圧力室の容積を変化させる可変機構とを備えてなること特徴とするものである。

本発明の空圧緩衝器によれば、作動気体が減衰力発生要素を通過するときに生じる熱、外気温変化、さらには、伸縮が長時間にわたって繰り返されることによる摺動部の摩擦の影響によってシリンダ内の作動気体の温度が変化しても、作動気体の温度変化に起因する体積変化によるシリンダ内の圧力変化を体積変化吸収機構が抑制する。

すなわち、作動気体の体積変化によるシリンダ１内の圧力変化は、体積変化吸収機構によって抑制されることになり、作動気体の温度変化に起因する体積変化による空圧緩衝器Ａのロッド反力の変動を体積変化吸収機構によって緩和することが可能となる。

したがって、空圧緩衝器のシリンダ内の作動気体の温度変化によって車高が上下してしまうような事態が防止され、車体に姿勢変化を及ぼすことなく車両搭乗者に違和感や不快感を与えず、車両における乗心地を向上することができる。

以下、図に示した参考例と実施の形態に基づき、各請求項に係わる発明を説明する。
図１は、参考例に係わる基本的な空圧緩衝器の概略縦断面図である。
図２は、他の参考例における空圧緩衝器の概略縦断面図である。
図３は、他の参考例の一変形例における空圧緩衝器の概略縦断面図である。
図４は、他の参考例の他の変形例における空圧緩衝器の概略縦断面図である。
図５は、他の参考例の他の変形例の他の例における空圧緩衝器の概略縦断面図である。
図６は、請求項１の発明における実施の形態にかかわる空圧緩衝器の概略縦断面図である。

参考例に係わる基本的な空圧緩衝器Ａは、図１に示すように、シリンダ１と、内部にシリンダ１が収容される外筒２と、シリンダ１内をロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画するピストン３と、ピストン３を介してシリンダ１内に移動自在に挿入されたロッド４と、体積変化吸収機構３０と、ピストン３に設けられてロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通し通過する気体の流れに抵抗を与える通路５，６と、シリンダ１と外筒２との間の隙間で形成されて通路５，６を迂回してロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通するシリンダ外通路７とを備えて構成されている。

以下、詳細に説明すると、シリンダ１は、筒状に形成され、その上下端は、それぞれヘッド部材８とボトム部材９によって閉塞されて気体が充填されるとともに、シリンダ１の外方に配置されてシリンダ１を覆う有底筒状の外筒２内に収容されている。なお、シリンダ１内には、空圧緩衝器Ａの摺動部位を潤滑するために少量の油が気体と共に充填されている。

そして、シリンダ１内は、摺動自在に挿入されるピストン３によってシリンダ１内はロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画されており、ピストン３の図１中上端には、ロッド４が連結されるとともに、ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通する通路５，６が設けられ、これら通路５，６の途中には減衰力発生要素１０，１１が設けられている。

さらに、上記通路５の途中には、ロッド側室Ｒ１からピストン側室Ｒ２へ向かう流れのみを許容する逆止弁１２が設けられ、通路６の途中には、ピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ向かう流れのみを許容する逆止弁１３が設けられている。したがって、通路５にあっては、空圧緩衝器Ａが伸長する、すなわち、シリンダ１からロッド４が突出する作動を行うときのみに流体の通過を許容する一方通行の通路とされ、他方の通路６にあっても、空圧緩衝器Ａが収縮する、すなわち、シリンダ１内にロッド４が進入する作動を行うときのみに流体が通過を許容する一方通行の通路をなしている。

そして、減衰力発生要素１０，１１は、図示したところでは、可変絞り弁とされており、空圧緩衝器Ａの伸縮周波数や伸縮速度等に応じて、流体の流れに与える抵抗を変化させることができるようになっている。なお、減衰力発生要素１０，１１は、可変絞り弁ではなく固定絞り弁や、リーフバルブ等とされてもよい。なお、減衰力発生要素が気体の流れの方向に無関係に同じように抵抗を与える場合には、ピストン通路を一つの通路で形成して、その途中に一つの減衰力発生要素を設けるようにすればよく、この場合には、逆止弁１２，１３を設ける必要は無い。

さらに、ピストン側室Ｒ２内には、体積変化吸収機構３０が収容されており、この実施の形態における体積変化吸収機構３０は、温度上昇により負膨張する負膨張体とされている。この負膨張体としては、タングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ_２Ｏ_８）やシリコン酸化物（Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ｎＳｉＯ_２）といった負の線膨張係数を持つ物質を使用することが可能である。

そして、この負膨張体である体積変化吸収機構３０は、図示するところでは、ピストン３に固定されてピストン側室Ｒ２内に収容されている。なお、負膨張体である体積変化吸収機構３０をボトム部材９あるいはシリンダ１に固定するようにしてもよく、また、ピストン側室Ｒ２内に体積変化吸収機構３０を設けるのではなくロッド側室Ｒ１内に設けるようにしてもよいし、ロッド側室Ｒ１内とピストン側室Ｒ２内の両方に負膨張体である体積変化吸収機構３０を設けるようにしてもよい。

つづいて、外筒２は、図１に示すように、有底筒状に形成され、この外筒２とシリンダ１との間の隙間でシリンダ外通路７が形成されて油が充填され、シリンダ外通路７内には油が充填さている。

転じて、ヘッド部材８は、環状に成型されてシリンダ１の図１中上端に嵌合しており、その内周側にはロッド４を軸支する軸受１４を備えるとともに、上端側から開口する凹部１５が設けられている。また、ヘッド部材８には外周と凹部１５とを連通する流路１６と、下端と凹部１５とを連通する流路１７とを備えており、流路１６の外周側の開口端は上述シリンダ外通路７に対向させ、さらに、流路１７の下端側の開口端はロッド側室Ｒ１に対向している。すなわち、シリンダ側通路７の一端は、上記流路１６、凹部１５および流路１７を介してロッド側室Ｒ１に連通されている。

他方、シリンダ１の図１中下端を閉塞するボトム部材９は、円盤状に成型されてシリンダ１の図１中下端に嵌合しており、その上端と外周とを連通する流路１８を備えて構成されている。この流路１８の上端側の開口端はピストン側室Ｒ２に対向し、外周側の開口端はシリンダ外通路７に対向させてある。すなわち、シリンダ側通路７の他端は、上記流路１８を介してピストン側室Ｒ２に連通されている。また、この流路１８の途中には、ピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ向かう流れのみを許容する逆止弁１９が設けられている。

そして、このように構成されたヘッド部材８、ボトム部材９によって両端が閉塞されたシリンダ１を外筒２内に挿入して収容し、上記ヘッド部材８の図１中上面にロッド４の外周に摺接する環状のシール２１を保持する環状の封止部材２０を積層し、外筒２の図中上端である開口端を加締め、これら封止部材２０、ヘッド部材８、シリンダ１およびボトム部材９を外筒２内に収容固定して一体化してある。

上記した封止部材２０における図１中、上下方向長さとなる軸方向長さは、上述のシール２１の上下方向長さとなる軸方向長さより、短く設定されるととともに、シール２１は、封止部材２０の下端からシリンダ１の内方に向けて突出するように封止部材２０によって保持されている。なお、上記したところでは、封止部材２０はシール２１を保持しているが、シール２１を封止部材２０に溶着して分離不能な状態としておくとしても差し支えない。

封止部材２０から突出しているシール２１の図１中下端は、ヘッド部材８の凹部１５内に配置されており、この凹部１５と封止部材２０とで貯油室２２が隔成され、この貯油室２２内には油が充填されている。したがって、シリンダ外通路７は、上述の流路１６によって貯油室２２に接続され、これによってシリンダ外通路７は上記の貯油室２２を介してロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通している。

さらに、シール２１の内周側には、上述のように、シリンダ１から突出しヘッド部材８の軸受１４内に摺動自在に挿入されるロッド４が挿入され、このシール２１は所定の緊迫力でロッド４の外周に圧接されて、ロッド４の外周をシールしている。なお、封止部材２０の外周側には、この封止部材２０の外周と外筒２との間をシールする図示しないシールが設けられており、このシールと上記のシール２１によってシリンダ１および外筒２が気密状態に維持されている。

そして、上述したところから明らかなように、ロッド４は、貯油室２２を貫いており、この貯油室２２は、ロッド４とシール２１との摺動部２３に臨むようになっている。

ここで、流路１７の貯油室２２側の開口端１７ａは、上記凹部１５の側壁部１５ａから開口しており、この開口端１７ａは、少なくともシール２１の図１中最下端より上方に位置するように設定されており、貯油室２２内に充填される油の油面２４が常にシール２１の下端に接している状態に維持されている。

すなわち、シリンダ１内には作動気体が封入されるとともに、貯油室２２内およびシリンダ外通路７内には油が充填されるが、この図１の参考例の場合、ロッド４とシール２１との間の潤滑を確実なものとするため、貯油室２２内の油の油面２４が、開口端１７ａの位置によってシール２１の最下端より下方に下がることがないように配慮されるとともに、それ以上の余分な油はロッド側室Ｒ１へ排出されるようになっており、さらに、シリンダ外通路７内の油の油面２５にあっても上記流路１６の開口端１６ａより上方に位置するように設定されている。

また、ロッド側室Ｒ１およびピストン側室Ｒ２内にも少量の油が充填されるが、ロッド側室Ｒ１内に充填される油は、空圧緩衝器Ａが伸縮動作を初めて行うときに、シリンダ１とピストン３と間の摺動部２６を潤滑するためであり、ピストン側室Ｒ２内の油は、空圧緩衝器の収縮時にシリンダ外通路７内に気体に先んじて油を供給して貯油室２２内の油面２４の下降を防止するために充填される。

つづいて、上述のように構成された空圧緩衝器Ａの作動について説明する。まず、空圧緩衝器Ａが伸長作動する場合、ロッド側室Ｒ１が圧縮され、ピストン側室Ｒ２が膨張させられるので、ロッド側室Ｒ１内の気体は、通路５を介してピストン側室Ｒ２内に移動する。この移動時に、気体は減衰力発生要素１０を通過するので、圧力損失が生じロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２の圧力差に見合った減衰力が発生する。

このとき、ロッド側室Ｒ１内の油は、油は気体より重たく、通路５の開口部に溜まった状態となることから、該油も気体とともにピストン側室Ｒ２内に移動する。

つづいて、空圧緩衝器Ａが収縮作動する場合、ピストン側室Ｒ２が圧縮され、ロッド側室Ｒ１が膨張させられるので、ピストン側室Ｒ２内の気体は、通路６を介してロッド側室Ｒ１内に移動する。この移動時に、気体は減衰力発生要素１１を通過するので、圧力損失が生じロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２の圧力差に見合った減衰力が発生する。

また、上記ピストン側室Ｒ２内の圧力上昇によって、ピストン側室Ｒ２内の気体は、逆止弁１９を押し開き、流路１８を介してシリンダ外通路７にも流入する。

このとき、ピストン側室Ｒ２内の油は、油は気体より重たく、流路１８の開口部に溜まった状態となることから、該油も気体とともにシリンダ外通路７に移動する。

そして、シリンダ外通路７内および貯油室２２は、ピストン側室Ｒ２と同様に加圧されることになるので、シリンダ外通路７内の油は、貯油室２２内に流入し、さらに、貯油室２２内の油の油面２４が上昇することになる。

すると、この油面２４の上昇と貯油室２２内の圧力上昇とによって、貯油室２２内の油は、流路１７を通過してロッド側室Ｒ１内に気体とともに流入する。

なお、空圧緩衝器Ａの収縮行程において、ピストン側室Ｒ２内に封入された気体がピストン３に設けた通路６を通過してロッド側室Ｒ１に流入することから明らかなように、流路１８、シリンダ外通路７、流路１６および流路１７の少なくとも一つ以上は、気体および油の流れに減衰力発生要素１１より大きな抵抗を与えるが、この抵抗はピストン側室Ｒ２から流路１８、シリンダ外通路７、流路１６および流路１７を介してロッド側室Ｒ１へ至る間に弁を設けて与えるようにしてもよいし、ピストン側室Ｒ２から流路１８、シリンダ外通路７、流路１６および流路１７を介してロッド側室Ｒ１へ至る間の管路抵抗で与えてもよく、具体的にはたとえば、逆止弁１９をリーフバルブとしたり、流路１８、流路１６および流路１７の流路面積を小さくしたり、シリンダ外通路７の環状の断面積を極小さくするようにしてもよい。

また、流路１７の開口部１７ａの開口位置はシール２１の最下端より上方に位置しているので、上記のごとく貯油室２２から油がロッド側室Ｒ１内に移動しても、貯油室２２内の油の油面２４は、必ずシール２１の最下端より上方に位置することになり、貯油室２２内の油は、ロッド４とシール２１との摺動部２３の潤滑を維持しつづけ、さらに、ロッド４と軸受１４との間の摺動部をも同様に潤滑し続ける。

したがって、空圧緩衝器Ａが伸縮を繰り返しても、貯油室２２内の油は、ロッド４とシール２１との摺動部２３およびロッド４と軸受１４との間の摺動部の潤滑を維持しつづけることになり、正立型に形成された空圧緩衝器Ａのロッド４の摺動部２３およびロッド４と軸受１４との間の摺動部が確実に潤滑されるから、空圧緩衝器Ａの円滑な伸縮作動が保証されて空圧緩衝器Ａの信頼性が向上する。

また、図１の参考例における空圧緩衝器Ａでは、ロッド４の摺動部に臨む貯油室２２を設けて油面２４を上記摺動部２３の最下端より上方に位置させることで、上記摺動部２３およびロッド４と軸受１４との間の摺動部の確実な潤滑が可能となるので、構造が複雑となることが無く、大幅なコスト上昇を伴わずに空圧緩衝器を正立型とすることができる。

さらに、上記したようにロッド４の摺動部２３およびロッド４と軸受１４との間の摺動部が確実に潤滑されるから、この点でも、空圧緩衝器Ａの円滑な伸縮作動が保証されて空圧緩衝器Ａの信頼性が向上するとともに、シール２１の耐磨耗性が向上することから空圧緩衝器Ａの密封性も向上することになる。

そして、この空圧緩衝器Ａにあっては、作動気体が減衰力発生要素を通過するときに生じる熱、外気温変化、さらには、上記伸縮が長時間にわたって繰り返されることによる摺動部２３，２６およびロッド４と軸受１４との間の摺動部の摩擦の影響によってシリンダ１内の作動気体の温度が変化するが、作動気体の温度変化に起因する体積変化によるシリンダ１内の圧力変化を体積変化吸収機構３０が抑制する。

ここで、体積変化吸収機構３０は、この実施の形態の場合、負膨張体であることから、温度上昇に対しては体積増加し、温度下降に対しては体積減少する作動気体に対して、温度上昇に対しては体積が減少し、温度下降に対しては体積が増加することになり、作動気体の温度変化に対する体積変化とは逆の体積変化を呈する。すなわち、作動気体の体積変化によるシリンダ１内の圧力変化は、体積変化吸収機構３０の上記逆の体積変化によって抑制されることになり、作動気体の温度変化に起因する体積変化による空圧緩衝器Ａのロッド反力の変動を体積変化吸収機構３０によって緩和することが可能となる。

したがって、空圧緩衝器Ａのシリンダ１内の作動気体の温度変化によって車高が上下してしまうような事態が防止され、車体に姿勢変化を及ぼすことなく車両搭乗者に違和感や不快感を与えず、車両における乗心地を向上することができる。

つづいて、他の参考例の空圧緩衝器Ａ１について説明する。この空圧緩衝器Ａ１は、図２に示すように、体積変化吸収機構３１が一実施の形態における空圧緩衝器Ａと異なる。

なお、この参考例における空圧緩衝器Ａ１の説明では、上述した図１の参考例の形態の空圧緩衝器Ａと同様の部材については、説明が重複するので、同一の符号を付するのみとしてその詳しい説明を省略することとする。

この参考例の空圧緩衝器Ａ１における体積変化吸収機構３１は、ピストン側室Ｒ２に通路３２を介して連通される圧力室４０と、通路３２の途中に設けた絞り３３と、圧力室４０の容積を変化させる可変機構４１とを備えて構成されている。

そして、圧力室４０は、ハウジング４２と、ハウジング４２内に摺動自在に挿入されるフリーピストン４３により隔成され、可変機構４１は、上記フリーピストン４３と当該フリーピストン４３を圧力室４０の容積を減じる方向に附勢するバネ４４とを備えて構成されている。なお、空圧緩衝器Ａ１内の作動気体の体積が実際に使用されるであろう温度範囲で変化しても、バネ４４が最伸長状態および最圧縮状態とならないように設定されている。

さらに、通路３２は、ピストン側室Ｒ２にボトム部材９を介して接続されているが、その開口端がピストン側室Ｒ２内に貯められる油の油面より上方に配置されるように、ボトム部材９の図２中上端設けた突起９ａの上端から開口されており、作動気体のみが通路３２を介してピストン側室Ｒ２と圧力室４０とを交流することが可能なようになっている。

また、上記絞り３３は、空圧緩衝器Ａ１が車両走行中に伸縮振動する場合には、基本的にシリンダ１内の作動気体が圧力室４０へ移動することを妨げることができるように設定されている。具体的には、たとえば、絞り３３は、時定数が１０ｓｅｃ以上のローパスフィルタとして機能するように設定されており、空圧緩衝器Ａ１が、約０．０１６Ｈｚ以上の伸縮振動周波数で振動する場合、ピストン側室Ｒ２から圧力室４０へ作動気体の移動が著しく妨げられるように設定されている。

したがって、空圧緩衝器Ａ１が車両走行中に伸縮振動する場合には、基本的に作動気体の圧力室４０への移動は妨げられてシリンダ１内は略閉空間とされるので、空圧緩衝器Ａ１は充分な減衰力を発生することが出来る。

他方、温度変化によって作動気体の体積が変化してシリンダ１内の圧力変動があるような場合には、圧力変動が非常に緩慢であるので、作動気体は絞り３３を通過してシリンダ１と圧力室４０とを行き来することが可能となって、体積変化吸収機構３１が作動してシリンダ１と圧力室４０の圧力がバランスするようになる。つまり、作動気体の温度が上昇する場合には、作動気体の体積が膨張してシリンダ１内の圧力が上昇するが、ハウジング４２に対してフリーピストン４３が図２中上方に変位して圧力室４０の容積が増大し、シリンダ１と圧力室４０の圧力がバランスするまでシリンダ１内で過剰となる膨張した作動気体の一部を吸収し、逆に、作動気体の温度が下降する場合には、作動気体の体積が収縮してシリンダ１内の圧力が減少するが、ハウジング４２に対してフリーピストン４３が図２中下方に変位して圧力室４０の容積が減少し、シリンダ１と圧力室４０の圧力がバランスするまでシリンダ１内で不足する作動気体を圧力室４０内からシリンダ１内へ供給することになる。

ここで、バネ４４のバネ定数は、可能な限り小さい程よく、そのように設定することで、作動気体の温度変化によってフリーピストン４３がハウジング４２に対して変位してもバネ４４の附勢力の変化量が小さくてすむことになるので、作動気体の体積が変化してもシリンダ１内の圧力変動量も少なくて済むことになる。

このように、この空圧緩衝器Ａ１にあっては、外気温変化や上記伸縮が長時間にわたって繰り返されることによる摺動部２３，２６の摩擦の影響によってシリンダ１内の作動気体の温度が変化しても、作動気体の温度変化に起因する体積変化によるシリンダ１内の圧力変化を体積変化吸収機構３１が抑制する。

すなわち、作動気体の体積変化によるシリンダ１内の圧力変化は、体積変化吸収機構３１によって抑制されることになり、作動気体の温度変化に起因する体積変化による空圧緩衝器Ａ１のロッド反力の変動を体積変化吸収機構３１によって緩和することが可能となる。

したがって、空圧緩衝器Ａ１のシリンダ１内の作動気体の温度変化によって車高が上下してしまうような事態が防止され、車体に姿勢変化を及ぼすことなく車両搭乗者に違和感や不快感を与えず、車両における乗心地を向上することができる。

なお、体積変化吸収機構３１は、図示するところでは、ピストン側室Ｒ２に接続されているが、ロッド側室Ｒ１に接続するようにしてもよいし、ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２の両方に接続するようにしてもよい。また、ロッド側室Ｒ１に接続される場合には、通路３２をヘッド部材８、あるいは、ロッド４に内設する等してロッド側室Ｒ１と圧力室４０とを連通するようにすればよい。

さらに、可変機構４１は、上記したところでは、可変機構４１は、上記フリーピストン４３と当該フリーピストン４３を圧力室４０の容積を減じる方向に附勢するバネ４４とを備えて構成されているが、図３に示す他の参考例の一変形例における空圧緩衝器Ａ２のように、圧力室５１の容積を不変とする場合には、この圧力室５１内に負膨張体５２を収容して体積変化吸収機構５０を構成するようにしてもよい。なお、この他の参考例の一変形例における空圧緩衝器Ａ２にあっては、絞り３３が設けられてピストン側室Ｒ２と圧力室５１とを連通する通路５３は、ピストン３の下端から開口してロッド４の内部を貫通するように構成されており、この場合には、ピストン側室Ｒ２に連通される通路５３の一端がピストン３の下端から開口しているので、確実に、作動気体のみをピストン側室Ｒ２と圧力室５１とに交流させることができる。

このように体積変化吸収機構５０を構成するようにしても、作動気体の体積変化によるシリンダ１内の圧力変化は、体積変化吸収機構５０によって抑制されることになり、作動気体の温度変化に起因する体積変化による空圧緩衝器Ａ２のロッド反力の変動を体積変化吸収機構５０によって緩和することが可能となる。

したがって、空圧緩衝器Ａ２のシリンダ１内の作動気体の温度変化によって車高が上下してしまうような事態が防止され、車体に姿勢変化を及ぼすことなく車両搭乗者に違和感や不快感を与えず、車両における乗心地を向上することができる。

なお、圧力室５１の形成に当たり、図４に示すように、外筒２を覆う筒５５を設けて、この外筒２と筒５５との間の隙間で圧力室５１を形成するようにしてもよい。この場合、図４に示すように、圧力室５１をピストン側室Ｒ２に接続するようにしておくと、ボトム部材９に通路５３を設ければ足りるので、接続用の通路が外方に突出することなく有利となり、さらに、この場合は、圧力室５１がシリンダ１および外筒２を抱く格好となって、シリンダ１内の作動気体の温度が圧力室５１内に収容される負膨張体５２に伝達されやすくなる。

したがって、圧力室５１を外筒２と外筒２を覆う筒５５との間で形成することによって、シリンダ１内の作動気体の温度が圧力室５１内に収容される負膨張体５２に伝達されやすくなり、作動気体の体積変化によるシリンダ１内の圧力変化が応答性良く体積変化吸収機構５０によって抑制されることになり、作動気体の温度変化に起因する体積変化による空圧緩衝器Ａ２’のロッド反力の変動を体積変化吸収機構５０によって早期に緩和することが可能となる。

なお、図４の参考例においては、外筒２を設けているので、外筒２の外方に筒５５を設けて圧力室５１を形成するようにしているが、外筒２は潤滑用の油をロッド側室Ｒ１、ピストン側室Ｒ２および貯油室２２に循環させる通路を形成するために設けられており必ずしも環状通路とされる必要が無いので、たとえば、図５に示すように、ピストン側室Ｒ２と貯油室２２とを管路５６で接続するような場合には、シリンダ１の外方を筒５５で直接覆って、シリンダ１と筒５５との間で圧力室５１を形成するようにしてもよい。

また、さらに、請求項１の発明に対応する実施の形態の空圧緩衝器Ａ３では、図６に示すように、体積変化吸収機構５０と同様の構成の負膨張体５２’が収容される圧力室５１’と、シリンダ１内に画成されるロッド側室Ｒ１およびピストン側室Ｒ２とを作動気体が循環するように接続して体積変化吸収機構７０を構成してある点で上記各参考例の空圧緩衝器Ａ２と異なる。

この実施の形態における空圧緩衝器Ａ３にあっては、ロッド側室Ｒ１と圧力室５１’とを通路６０で連通するとともに、ピストン側室Ｒ２と圧力室５１’とを通路６１で連通し、通路６０の途中には絞り６２とロッド側室Ｒ１から圧力室５１’へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁６３を設け、通路６１の途中には絞り６４と圧力室５１’からピストン側室Ｒ２へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁６５を設けている。

そして、基本的には、シリンダ１内の作動気体の温度が低下する場合、負膨張体５２’の体積が増加して圧力室５１’内の圧力が上昇し、圧力室５１’から通路６１を介してピストン側室Ｒ２へ作動気体が流入する。反対に、シリンダ１内の作動気体の温度が上昇する場合、負膨張体５２’の体積が減少して圧力室５１’内の圧力が減少し、ロッド側室Ｒ１から通路６０を介して圧力室５１’へ作動気体が流入する。

さらに、この空圧緩衝器Ａ３にあっては、上記に加えて、伸長作動時にはロッド側室Ｒ１内の圧力が上昇し、絞り６２の作用によって極少量となるが作動気体が通路６０を介してロッド側室Ｒ１から圧力室５１’へ移動するとともに、ピストン側室Ｒ２内の圧力が減少し、絞り６４の作用によって極少量となるが作動気体が通路６１を介して圧力室５１’からピストン側室Ｒ２へ移動することになる。すなわち、空圧緩衝器Ａ３の伸縮作動を繰り返すことによって、作動気体がロッド側室Ｒ１、ピストン側室Ｒ２および圧力室５１を順に循環することになる。

したがって、空圧緩衝器Ａ３の伸縮作動による作動気体の循環によって、シリンダ１内の作動気体の温度変化が圧力室５１’内に伝達されやすくなり、作動気体の体積変化によるシリンダ１内の圧力変化が応答性良く体積変化吸収機構７０によって抑制されることになり、作動気体の温度変化に起因する体積変化による空圧緩衝器Ａ３のロッド反力の変動を体積変化吸収機構７０によって早期に緩和することが可能となる。

すなわち、空圧緩衝器Ａ３のシリンダ１内の作動気体の温度変化によって車高が上下してしまうような事態が防止され、車体に姿勢変化を及ぼすことなく車両搭乗者に違和感や不快感を与えず、車両における乗心地を向上することができる。

また、この実施の形態における空圧緩衝器Ａ３にあっても、体積変化吸収機構７０における圧力室５１’および負膨張体５２’の構成を、上記図２の参考例に係わる空圧緩衝器Ａ１における体積変化吸収機構３１の圧力室４０および可変機構４１の構成に代替させることが可能であることは言うまでもない。

さらに、上記した実施の形態における別の変形例においては、逆止弁６３と逆止弁６５の向きを逆向きとしてもよい。すなわち、逆止弁６３を圧力室５１’からロッド側室Ｒ１へ向かう作動気体の流れのみを許容するように設定し、逆止弁６５をピストン側室Ｒ２から圧力室５１’へ向かう作動気体の流れのみを許容するように設定することが可能である。この場合、空圧緩衝器Ａ３の収縮作動時には、ピストン側室Ｒ２内の圧力が上昇して、極少量の作動気体が通路６１を介してピストン側室Ｒ２から圧力室５１’へ移動するとともに、ロッド側室Ｒ１内の圧力が減少して、極少量の作動気体が通路６１を介して圧力室５１’からロッド側室Ｒ１へ移動することになり、この場合も、空圧緩衝器Ａ３の伸縮作動を繰り返すことによって、作動気体がロッド側室Ｒ１、ピストン側室Ｒ２および圧力室５１を順に循環することになることから、シリンダ１内の作動気体の温度変化が圧力室５１’内に伝達されやすくなる。

なお、特に本発明の空圧緩衝器は車両のサスペンション用途に適するが、車両用緩衝器以外に本発明の空圧緩衝器の構成が具現化しても、その作用効果が失われることが無いことは当然である。

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。

参考例における基本的な空圧緩衝器の概略縦断面図である。他の参考例における空圧緩衝器の概略縦断面図である。他の参考例の一変形例における空圧緩衝器の概略縦断面図である。他の参考例の他の変形例における空圧緩衝器の概略縦断面図である。他の参考例の他の変形例の他の例における空圧緩衝器の概略縦断面図である。請求項１の発明の実施の形態における空圧緩衝器の概略縦断面図である。

１シリンダ
２外筒
３ピストン
４ロッド
５，６ピストン通路たる通路
７シリンダ外通路
８ヘッド部材
９ボトム部材
１０，１１減衰力発生要素
１２，１３，１９，６３，６５逆止弁
１４軸受
１５凹部
１５ａ凹部の側壁部
１６，１７，１８流路
１６ａ，１７ａ流路の開口端
２０封止部材
２１シール
２２貯油室
２３ロッドとシールの摺動部
２４，２５油面
２６シリンダとピストンの摺動部
３０，３１，５０，７０体積変化吸収機構
４０，５１，５１’ 圧力室
３２，５３，６０，６１通路
３３，６２，６４絞り
４１可変機構
４２ハウジング
４３フリーピストン
４４バネ
５２，５２’ 負膨張体
５５筒
５６管路
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ２’，Ａ３空圧緩衝器

Claims

シリンダと、シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されたロッドとを備えた空圧緩衝器において、作動気体の体積変化を吸収する体積変化吸収機構を設け、上記体積変化吸収機構は、ロッド側室およびピストン側室にそれぞれ通路を介して連通される圧力室と、各通路の途中に設けた絞りと、ロッド側室と圧力室とを連通する通路の途中に設けられてロッド側室から圧力室へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁と、ピストン側室と圧力室とを連通する通路の途中に設けられて圧力室からピストン側室へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁と、圧力室の容積を変化させる可変機構とを備えてなること特徴とする空圧緩衝器。
シリンダと、シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されたロッドとを備えた空圧緩衝器において、作動気体の体積変化を吸収する体積変化吸収機構を設け、上記体積変化吸収機構は、ロッド側室およびピストン側室にそれぞれ通路を介して連通される圧力室と、各通路の途中に設けた絞りと、ロッド側室と圧力室とを連通する通路の途中に設けられて圧力室からロッド側室へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁と、ピストン側室と圧力室とを連通する通路の途中に設けられてピストン側室から圧力室へ向かう作動気体の流れのみを許容する逆止弁と、圧力室の容積を変化させる可変機構とを備えてなること特徴とする空圧緩衝器。
圧力室は、ハウジングと、ハウジング内に摺動自在に挿入されるフリーピストンにより隔成され、可変機構は、上記フリーピストンと当該フリーピストンを圧力室の容積を減じる方向に附勢するバネとを備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の空圧緩衝器。
圧力室は、シリンダの外周を覆うよう環状に形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の空圧緩衝器。
可変機構は、圧力室内に収容されて温度上昇により負膨張する負膨張体を備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の空圧緩衝器。
絞りは、時定数が１０ｓｅｃ以上のローパスフィルタとして機能するように設定されることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の空圧緩衝器。