JP5110285B2

JP5110285B2 - 油圧緩衝器

Info

Publication number: JP5110285B2
Application number: JP2008022030A
Authority: JP
Inventors: 篤前田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009180355A

Description

本発明は、自動車等の車両のサスペンション装置に装着される車高自動調整機構を備えた油圧緩衝器に関するものである。

一般に、自動車等の車両においては、懸架装置のばね上、ばね下間に油圧緩衝器を装着して、ばね上およびばね下の振動を減衰させることによって、乗り心地および操縦安定性を向上させるようにしている。ところが、バン、ワゴン車等の比較的積載重量の大きな車両においては、乗員の乗り降り、荷物の積み降ろし等にともなう積載荷重の変化によって、車高が大きく変化して乗り心地および操縦安定性が低下することがある。さらに、荷物の積載により後輪側の車高が下がるため（尻下がり）、ヘッドライトの光軸が上方を向いてしまう。このため、積載荷重の大小に関係なく自動的に一定の車高を保つことができる懸架装置が望まれている。

そこで、例えば特許文献１に記載されているように、ピストンロッドの伸縮によってオイルタンクの油液をシリンダ内へ供給するポンプ手段と、ピストンロッドの伸縮位置に応じてポンプ手段及びシリンダからオイルタンクへ圧油を戻す戻し手段とを備え、走行時の懸架装置の振動を利用してポンプ手段及び戻し手段を作動させてシリンダ内の圧力を適宜加減してピストンロッドの伸長長さを一定に調整することによって、自動的に一定の標準車高を保つようにした、いわゆるセルフレベリング式の油圧緩衝器が提案されている。
特開平９−１４４８０１号公報

また、上記特許文献1に記載されたセルフレベリング式の油圧緩衝器では、オイルタンクは、オイル室とガス室とを可撓膜によって隔離して、油液中へガスの混入を確実に防止しながら高さ方向の寸法を小さくし、外筒（ケース）の外周の懸架ばねの下方に配置することにより、デッドスペースを利用して必要な容積を確保している。

しかしながら、上記特許文献1に記載されたセルフレベリング式の油圧緩衝器では、次のような問題がある。オイルタンクは、リザーバのガス室と油室とを仕切るブラダを保持するための環状部材を溶接によって固定しているため、溶接時のスパッタの発生によって油液中に異物が混入する虞があり、また、溶接時の熱によって環状部材が変形してシール性が低下する虞がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、スペース効率を高めてリザーバ及びオイルタンクの必要な容量を確保しつつ、部品点数を減少させ、また、溶接による油液中への異物の混入及び溶接の熱による変形を防止することができるセルフレベリング式の油圧緩衝器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が該ピストンに連結されて他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記ピストンの移動によって生じる油液の流動を制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構と、前記シリンダに接続されて油液及びガスが封入されたリザーバと、油液を貯留するオイルタンクと、前記ピストンロッドの伸縮によって前記シリンダと前記オイルタンクとの間で油液を授受して前記ピストンロッドの伸長長さを調整するセルフレベリング機構とを備えた油圧緩衝器において、
前記シリンダの外周に外筒を設けて前記シリンダと前記外筒との間に室を形成し、該室を仕切部材によって上部室と下部室とに区画して、該上部室及び下部室の一方に前記リザーバを配置し、他方に前記オイルタンクを配置し、前記下部室の内部を可撓膜によってオイル室とガス室とに区画し、前記シリンダの下端部と前記リザーバとを連通する第１油路と、前記セルフレベリング機構と前記オイルタンクとを連通する第２油路とを備え、
前記仕切部材は、前記外筒の内周部に嵌合する環状の外側フランジ部材と、該外側フランジ部材の内周部に圧入される円筒状の本体部材とから構成され、前記外側フランジ部材の内周面には、圧入された前記本体部材の先端部が当接する突き当て部が形成され、前記本体部材の先端外周部にはテーパ状のシール面が形成されており、前記外側フランジ部材の内周面及び突き当て部と前記本体部材のシール面との間にシール部材が介装されていることを特徴とする。

本発明に係る油圧緩衝器によれば、セルフレベリング機構を備えた油圧緩衝器において、リザーバとオイルタンクとを区画する仕切部材は、外側フランジ部材と本体部材とを圧入によって結合して構成されているので、溶接が不要であり、溶接時のスパッタの発生及び熱による変形の問題が生じることがない。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、油圧緩衝器１は、略有底円筒状のケース２（外筒）内に、シリンダ３が挿入された二重筒構造となっており、ケース２の開口部にシール部材４が装着されてケース２とシリンダ３との間に環状の室が形成されている。ケース２には、下端部側がバルジ加工等によって膨径されて膨径部５が形成され、また、膨径部５の上方の部分がやや拡径されてバネ受支持部６が形成されている。ケース２の底部は、キャップ部材７が溶接されて閉塞されている。ケース２の膨径部５とシリンダ３との間には、仕切部材８が挿入されており、仕切部材８の上端部に形成された外側フランジ部材９がケース２に嵌合されて、ケース２とシリンダ３との間の環状の室が膨径部５に臨む下部室のオイルタンク１０と上部室のリザーバ１１とに区画されている。

オイルタンク１０は、可撓性のブラダ１２（可撓膜）によって内周側のオイル室１３と外周側のガス室１４とに区画されている。そして、シリンダ３及びオイルタンク１０のオイル室１３には油液が封入され、オイルタンク１０のガス室１４には低圧ガスが封入され、また、リザーバ１１には油液及び高圧ガスが封入されている。

仕切部材８の下端部とキャップ部材７との間には、環状の保持部材１５が介装されている。保持部材１５の内周部にベースガイド１６が嵌合され、キャップ部材７とベースガイド１６との間に油室１７が形成されている。ベースガイド１６とシリンダ３の下端部との間には、ベース部材１８が介装されており、ベースガイド１６とベース部材１８との間に油室１９が形成されている。ケース２の下端部と仕切部材８との間には、環状部材２０が嵌合されている。環状部材２０は、キャップ部材７の縁部と仕切部材８の外周の段部８Ｂとによって挟持されて固定されている。オイルタンク１０のブラダ１２は、仕切部材８の外側フランジ部材９及び環状部材２０によってクランプされている。

キャップ部材７とベースガイド１６との間の油室１７は、環状部材２０に設けられた油路２１によってオイルタンク１０のオイル室１３に連通されている。ベースガイド１６とベース部材１８との間の油室１９は、シリンダ３と仕切部材８との間に形成された環状油路２２（第１油路）を介してリザーバ１１に連通されている。また、ベース部材１８によって形成されたオリフィス２３（後述）によってシリンダ３と油室１９（すなわち、環状油路２２を介してリザーバ１１）とが連通されている。

シリンダ３内には、環状のピストン２４が摺動可能に嵌装されており、このピストン２４によってシリンダ３内がシリンダ上室３Ａとシリンダ下室３Ｂとの２室に画成されている。ピストン２４には、ピストンボルト２５及びナット２６によって中空のピストンロッド２７の一端部が連結されている。ピストンロッド２７の他端側は、ケース２及びシリンダ３の上端部に装着されたロッドガイド２８及びシール部材４に挿通されてシリンダ３及びケース２の外部へ延出されている。

ピストン２４には、シリンダ上室３Ａとシリンダ下室３Ｂとを連通させる伸び側通路２９及び縮み側通路３０が設けられ、また、伸び側通路２９及び縮み側通路３０の油液の流動制御して減衰力を発生させる伸び側ディスクバルブ３１、縮み側ディスクバルブ３２及びオリフィス３３からなる減衰力発生機構が設けられている。

ピストンロッド２７には、シリンダ３及びリザーバ１１とオイルタンク１０との間で油液を授受することによって車高調整行うセレフレベリング機構Ｓが内蔵されている。
セルフレベリング機構Ｓについて次に説明する。中空のピストンロッド２７の内部には、ポンプチューブ３４が挿入されて、ピストンボルト２５とバネ３５とによって挟持固定されている。シリンダ３内には、その軸心に沿って管状のポンプロッド３６が配置されており、ポンプロッド３６の基端部はベース部材１８の開口に挿通されてベースガイド１６に連結されている。ポンプロッド３６とベース部材１８の開口との間に僅かな隙間が設けられており、この隙間によってシリンダ下室３Ｂと油室１９（すなわちリザーバ１１）とを連通するオリフィス２３が形成されている。ポンプロッド３６の先端部は、ポンプチューブ３４内に摺動可能に嵌合されてポンプチューブ３４内にポンプ室３７を形成している。ポンプロッド３６内の油路３８は、ベースガイド１６に設けられた油路３８Ａ（第２油路）を介して油室１７（したがって、油路２１を介してオイルタンク１０のオイル室１３）に連通されている。

ポンプ室３７は、ポンプロッド３６の先端部に設けられた逆止弁３９を介してポンプロッド３６内の油路３８に連通されており、逆止弁３９は油路３８からポンプ室３７への油液の流れのみを許容する。また、ポンプ室３７は、ポンプチューブ３４の端部に設けられた逆止弁４０を介して、中空のピストンロッド２７とポンプチューブ３４との間に形成された環状の油路４１に連通されており、更に、油路４１はシリンダ上室３Ａに連通している。逆止弁４０はポンプ室３７から油路４１への油液の流通のみを許容する。

ポンプロッド３６の側面部には、先端部から所定長さにわたって軸方向に沿って延びる溝４２が形成されており、通常は、ポンプ室３７が溝４２を介してシリンダ下室３Ｂに連通され、ピストンロッド２７が所定位置まで短縮したとき、ポンプチューブ３４によって溝４２とシリンダ下室３Ｂとの連通が遮断されるようになっている。また、ポンプロッド３６の側壁には、リリーフポート４３が穿設されており、リリーフポート４３は、通常は、ポンプチューブ３４によって閉鎖され、ピストンロッド２７が所定位置まで伸長したとき、ポンプチューブ３４から露出してシリンダ下室３Ｂとポンプロッド３６内の油路３８とを連通させる。

ベースガイド１６には、油室１９（すなわち、高圧のシリンダ３及びリザーバ１１側の）側の圧力が過度に上昇したとき、開弁してこの圧力を室１７側（すなわち、低圧のオイルタンク１０側）へリリーフする常閉のリリーフ弁４４が設けられている。ケース２のバネ受支持部６の外周には、懸架バネ（図示せず）の下端部を受けるための環状のバネ受４５が嵌合されて固定されている。そして、油圧緩衝器１は、ピストンロッド２７の先端部を車体側（図示せず）に連結し、ケース２の下端部に取付けられた取付アイ４６を車輪側（図示せず）に連結して車両の懸架装置に装着されてバネ受４５によって懸架ばねの下端部を受ける。

次に、オイルタンク１０の構造について更に詳細に説明する。
ブラダ１２の上端部は、仕切部材８の外側フランジ部材９に形成された外周溝４７に嵌合する形状に形成されており、外周溝４７とケース２の内周面との間でクランプされて、リザーバ１１とオイルタンク１０のオイル室１３及びガス室１４との間をシールしている。更に、仕切部材８の外側フランジ部材９は、リザーバ１１側へ軸方向に延ばされて外周溝４８が形成されており、外周溝４８にＯリング４９が嵌合されて、Ｏリング４９によってケース２と外側フランジ部材９との間をシールしている。ブラダ１２の下端部は、環状部材２０に形成された外周溝５０に嵌合する形状に形成されており、外周溝５０とケース２の内周面との間でクランプされてオイル室１３とガス室１４との間をシールしている。

図２に示すように、仕切部材８は、円筒状の本体部材８Ａと外側フランジ部材９とからなり、外側フランジ部材９の下端部に形成された円筒状の圧入部５１の内周に本体部材８Ａの上端部が圧入されて、これらが一体化されている。外側フランジ部材９の中間部内周面には、本体部材８Ａの内径と同径に縮径された突き当て部５２が形成されており、本体部材８Ａの先端部を突き当て部５２の端面に当接させることによって、本体部材８Ａの圧入代を規定している。本体部材８Ａは、先端外周部が面取りされてテーパ状のシール面５３が形成されている。そして、外側フランジ部材９の圧入部５１の内周面及び突き当て部５２の端面と本体部材８Ａのシール面５３との間にＯリング５４（シール部材）が介装されて、本体部材８Ａと外側フランジ部材９と結合部をシールしている。

図３乃至図６に示すように、環状部材２０は、仕切部材８の円筒部８Ａが挿入される内周面に、中心角９０度毎に合計４つの拡径された切欠部５５が形成されており、切欠部５５と円筒部８Ａとの隙間によって４つの円弧状の油路２１を形成するようになっている。環状部材２０の切欠部５５の間の円筒部８Ａが挿入される４つの部分には、それぞれの両端面の内周部に円周方向の両端部及び中央部を残して２つ（合計４つ）の凹部５６が形成されている。環状部材２０は、合成樹脂製とすることができ、例えばガラス繊維で強化したポリアミドとすることができる。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
ピストンロッド２７の伸縮に伴うシリンダ３内のピストン２４の摺動によってシリンダ上下室３Ａ、３Ｂ間で伸び側及び縮み側油路２９、３０を通る油液の流れが発生し、この油液の流動を伸び側及び縮み側ディスクバルブ３１、３２及びオリフィス３３によって制御して減衰力を発生させる。このとき、ピストンロッド２７の侵入、退出によるシリンダ３内の容積変化をリザーバ１１内のガスの圧縮及び膨張によって補償する。

次に、油圧緩衝器１の車高調整機能について説明する。
通常、空車時において、ピストンロッド２７の伸長長さは、所定の標準範囲内にある。この状態では、ポンプ室３７は、ポンプロッド３６の溝４２によってシリンダ下室３Ｂに連通されているので、ピストンロッド２７が伸縮してもポンピング動作は行われず、その車高が維持される。

積載荷重の増加等によって車高が低下して、ピストンロッド２７の伸長長さが所定の標準範囲より短くなると、ポンプチューブ３４によって溝４２がシリンダ下室３Ｂから遮断される。この状態では、走行中にピストンロッド２７が伸縮すると、伸び行程時には、ポンプロッド３６が後退してポンプ室３７が拡大、減圧され、逆止弁３９が開いて、オイルタンク１０のオイル室１３の油液が油路２１、油室１７、油路３８Ａ及び油路３８を通ってポンプ室３７に導入される。縮み行程時には、ポンプロッド３６が前進してポンプ室３７が縮小、加圧されて逆止弁４０が開き、ポンプ室３７から油液が油路４１を通ってシリンダ下室３Ｂに供給されてピストンロッド２７を伸長させる。このようにして、走行中のピストンロッド２７の伸縮によってポンピング動作を繰り返すことにより、ピストンロッド２７を伸長させて車高を上げる。そして、車高が所定の標準範囲に達すると、上述のように溝４２によってポンプ室３７がシリンダ下室３Ａに連通されてポンピング動作が解除される。

また、積載荷重の減少等によって車高が上昇して、ピストンロッド２７の伸長長さが所定の標準範囲を超えると、ポンプロッド３６のリリーフポート４３がポンプチューブ３４から露出して、リリーフポート４３によってシリンダ下室３Ｂと油路３８が連通される。これにより、シリンダ下室３Ｂの油液がオイルタンク１０のオイル室１３に戻されて、ピストンロッド２７が短縮して車高が下がる。そして、車高が下がってピストンロッド２７の伸長長さが所定の標準範囲まで短縮されると、リリーフポート４３がポンプチューブ３４によって遮断されて、その車高が維持される。

このようにして、走行時のピストンロッド２７の伸縮を利用して、ポンピング動作及び戻し動作を適宜繰り返すことにより、ピストンロッド２７の伸長長さを所定の標準範囲に調整して、積載荷重にかかわらず車高を自動的に一定に調整することができる。

オイルタンク１０は、オイル室１３とガス室１４とをブラダ１２によって隔離することにより、油液へガスの混入を確実に防止しながら高さ方向の寸法を小さくしてバネ受４５によって支持される懸架ばねの下方に配置することができる。また、ケース２に膨径部５を形成することにより、容積を充分大きくすることができる。これにより、デッドスペースを有効に利用してスペース効率を高めることができる。なお、リザーバ１１は、オイルタンク１０の上方に配置されて環状油路２２を介してシリンダ３に連通しているので、液面の高さを充分に高くとることができ、油液へのガスの混入を防止することができる。また、オイルタンク１０のガス室１４は、ブラダ１２によってシールされるので、組立時に低圧ガスとして大気を封入することにより、製造工程を簡素化することができる。

ケース２の膨径部５によってオイルタンク１０を形成することにより、特許文献１に記載された従来例に比して、部品点数を削減することができ、製造工数及び製造コストを低減することができる。また、オイルタンク１０は、溶接によらず、仕切部材８及び環状部材２０によってブラダ１２をクランプすることにより形成されているので、溶接スパッタの発生による油液への異物の混入及び溶接の熱による変形の問題が生じることがない。

オイルタンク１０とリザーバ１１との間は、ブラダ１２の上端部に加えてＯリング４９によってシールされているので、ポンピングによって高圧となるリザーバ１１の圧力がブラダ１２の上端部に直接作用しないので、シール性を確保すると共に、高圧によるブラダ１２の抜けを防止することができる。

仕切部材８は、本体部材８Ａと外側フランジ部材９とを圧入することによって構成されているので、これらを溶接する場合に比して、圧入部分の形状が簡単であるため製造が容易であり、また、溶接時のスパッタの発生及び熱による変形の問題が生じることがない。また、仕切部材８の外側フランジ部材９には、高圧のリザーバ１１の圧力が上方から作用し、低圧のオイルタンク１０の圧力が作用し、これらの差圧によって上方から下方へ押圧されるので、本体部材８Ａと外側フランジ部材９Ａとの圧入部の抜けの問題が生じることがない。

環状部材２０は、ブラダ１２を保持する外周溝５０には、低圧のオイルタンク１０の圧力による力が作用するだけであるから、高い剛性が要求されないので、中実の金属性とする必要がなく、合成樹脂、中空のプレス成形材等の比較的剛性の低い材料で形成することができる。

なお、上記実施形態では、シリンダ３の外周の上部室にリザーバ１１を配置し、下部室にオイルタンク１０を配置しているが、上部室にオイルタンクを配置し、下部室にリザーバを配置する構造としてもよい。この場合、下部室のリザーバが環状部材２０の油路２１を介してシリンダ３の下部に接続し、上部室のオイルタンクが環状油路２２を介してポンプロッド３６の油路３８に接続するようにケース２の底部において油液の通路を構成すればよい。

本発明の一実施形態に係る油圧緩衝器の縦断面図である。図１の油圧緩衝器の仕切部材を拡大して示す縦断面図である。図１の油圧緩衝器の環状部材を拡大して示す図５におけるＡ−Ａ線による縦断面図である。図１の油圧緩衝器の環状部材を拡大して示す図５におけるＡ−Ｂ線による縦断面図である。図１の油圧緩衝器の環状部材を拡大して示す上面図である。図１の油圧緩衝器の環状部材を拡大して示す下面図である。

符号の説明

１油圧緩衝器、２ケース（外筒）、３シリンダ、８仕切部材、８Ａ本体部材、９外側フランジ部材、１０オイルタンク、１１リザーバ、１２ブラダ（可撓膜）、１３オイル室、１４ガス室、２２環状油路（第１油路）、２４ピストン、２７ピストンロッド、３１ディスクバルブ（減衰力発生機構）、３２ディスクバルブ（減衰力発生機構）、３３オリフィス（減衰力発生機構）、３８油路（第２油路）、４９Ｏリング（シール手段）、Ｓセルフレベリング機構

Claims

油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が該ピストンに連結されて他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記ピストンの移動によって生じる油液の流動を制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構と、前記シリンダに接続されて油液及びガスが封入されたリザーバと、油液を貯留するオイルタンクと、前記ピストンロッドの伸縮によって前記シリンダと前記オイルタンクとの間で油液を授受して前記ピストンロッドの伸長長さを調整するセルフレベリング機構とを備えた油圧緩衝器において、
前記シリンダの外周に外筒を設けて前記シリンダと前記外筒との間に室を形成し、該室を仕切部材によって上部室と下部室とに区画して、該上部室及び下部室の一方に前記リザーバを配置し、他方に前記オイルタンクを配置し、前記下部室の内部を可撓膜によってオイル室とガス室とに区画し、前記シリンダの下端部と前記リザーバとを連通する第１油路と、前記セルフレベリング機構と前記オイルタンクとを連通する第２油路とを備え、
前記仕切部材は、前記外筒の内周部に嵌合する環状の外側フランジ部材と、該外側フランジ部材の内周部に圧入される円筒状の本体部材とから構成され、前記外側フランジ部材の内周面には、圧入された前記本体部材の先端部が当接する突き当て部が形成され、前記本体部材の先端外周部にはテーパ状のシール面が形成されており、前記外側フランジ部材の内周面及び突き当て部と前記本体部材のシール面との間にシール部材が介装されていることを特徴とする油圧緩衝器。
前記上部室に前記リザーバを配置し、前記下部室に前記オイルタンクを配置したことを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
前記外筒と前記仕切部材の本体部材との間に嵌合されて前記可撓膜の一端部をクランプする環状部材を備え、該環状部材は、内周面に切欠部が形成され、該切欠部と前記仕切部材の本体部材との隙間を介して前記オイル室と前記第２油路とが連通されていることを特徴とする請求項２に記載の油圧緩衝器。
前記上部室に前記オイルタンクを配置し、前記下部室に前記リザーバを配置したことを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
前記外筒と前記仕切部材の本体部材との間に嵌合されて前記可撓膜の一端部をクランプする環状部材を備え、該環状部材は、内周面に切欠部が形成され、該切欠部と前記仕切部材の本体部材との隙間を介して前記オイル室と前記第１油路とが連通されていることを特徴とする請求項４に記載の油圧緩衝器。