JP5192438B2

JP5192438B2 - 複筒型液圧緩衝器

Info

Publication number: JP5192438B2
Application number: JP2009109348A
Authority: JP
Inventors: 友彦馬場; 茂小島; 修作野上
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: WO2010125856A1; US20120048664A1; CN102388233A; JP2010255808A

Description

本発明は、複筒型液圧緩衝器の改良に関する。

従来の複筒型液圧緩衝器にあっては、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二つの作動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、制振対象の振動を抑制している。

また、ピストンの両側にロッドを備えた両ロッド型に比較してピストンの一方側のみにロッドを備えた片ロッド型のほうがストローク長を確保しやすいことから、搭載スペースを大きく確保することができない場合、液圧緩衝器の構造に片ロッド型の構造を採用することが多い。

このような片ロッド型の液圧緩衝器にあっては、ピストンがシリンダに対して軸方向に移動する際に、ロッドがシリンダ内に出入りし、このシリンダ内に出入りするロッド体積によってシリンダ内の作動室全体の容積が変化してシリンダ内の液体量に過不足が生じるため、シリンダとシリンダを覆う外筒との間に気室と液室とを備えた環状のリザーバを設け、リザーバから過不足分の液体を給排して補償するもの（たとえば、特許文献１参照）がある。

詳しくは、リザーバには、少なくとも最収縮時にシリンダ内に侵入するロッドの体積以上の液体を充填しておく必要があり、液圧緩衝器の最伸長時にはリザーバからシリンダへ液体を供給するためリザーバ内の液面が最下降して気室が減圧され、液圧緩衝器の最収縮時にはシリンダからリザーバへ液体が排出されるためリザーバ内の液面が最上昇して気室が最圧縮されることになる。

特開平０８−２００４２８号公報（図１）

ところで、上述のような片ロッド複筒型の液圧緩衝器で横方向の振動を抑制するためには、液圧緩衝器を横置きにして使用することになるが、ストローク長を維持しつつ、全長を短縮することを考えた場合、種々の問題がある。

というのは、片ロッド複筒型の液圧緩衝器にあっては、リザーバの容積が充分でないと最圧縮状態における気室の容積が不足して液圧緩衝器の伸縮に伴う気室の圧縮比が高くなり、リザーバ内およびシリンダ内の作動室が過剰に加圧されてしまい、作動室内の圧力はロッドの外周をシールするシール部材にも作用するため、シリンダ内圧が過剰となるとシール部材のロッドを締め付ける緊迫力が大きくなりすぎて、ロッドの摺動抵抗が増して液圧緩衝器の円滑な伸縮を妨げる恐れがあるとともに、シール部材には過大圧力に耐える耐久性能が求められコスト上昇を招く結果となる。

このような不具合を回避しつつ液圧緩衝器の全長を短縮するには、リザーバの容積を減少させない配慮が必要であり、具体的には、液圧緩衝器の全長を短くすることに伴ってリザーバの軸方向長さ（リザーバ長）が短縮されてもリザーバ容積が減少しないように外筒径を大きくしてリザーバ容積を確保する必要がある。

また、液圧緩衝器を横置きにして使用することを考えると、シリンダ内に気体が侵入しないようにする手立てが必要となって、リザーバ内の液面がシリンダとリザーバとを連通する通路より常に上方に配置されるようにしておかねばならず、気室容積が確保し辛く、外筒の一層の大型化を招くとともに、液圧緩衝器内の液体量も多くなって重量およびコストも増加することになる。

そこで、本発明は上記した点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、横置きに設定されても不利を招かずに全長の短縮化を実現することができる複筒型液圧緩衝器を提供することである。

本発明の課題解決手段は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるロッドと、シリンダを覆ってシリンダとの間にリザーバを形成する外筒とを備えて横置きに設定される複筒型液圧緩衝器において、外筒の上部にリザーバに連通されるサブリザーバを設けたことを特徴とする。

本発明の複筒型液圧緩衝器によれば、サブリザーバを設けてこれをリザーバに連通しているので、複筒型液圧緩衝器の全長を短縮化しても、リザーバとサブリザーバとでなるリザーバタンクの容積を充分確保することができる。

したがって、複筒型液圧緩衝器のストローク長を維持したまま全長を短縮することができ、複筒型液圧緩衝器の伸縮に伴うリザーバタンク内の圧縮比が高くなることがなく、シリンダ内の作動室が過剰に加圧されたりシールのロッドを締め付ける緊迫力が過剰となったりすることを防止でき、複筒型液圧緩衝器の円滑な伸縮を確保しつつ全長の短縮化を図ることができる。

また、サブリザーバを外筒の上端に設けて容積確保を行っているので、複筒型液圧緩衝器の全長を短縮することに伴って、外筒の径を著しく太くしたり、シリンダの径を細くしたりする必要もなく、リザーバ単体の容積の増大を招くことがないため、横置きで使用される複筒型液圧緩衝器のリザーバおよびサブリザーバへ注入される液体量の著しい増加を招くことがなく、複筒型液圧緩衝器の重量増加およびコスト増加を抑制することができる。

加えて、本実施の形態の複筒型液圧緩衝器にあっては、外筒の上方にサブリザーバを設けているので、水平横置きで使用する際に、サブリザーバに気体を集めることができ、サブリザーバを主として気室として利用することができるので、リザーバからシリンダへの気体混入を防止しつつもリザーバとサブリザーバとで形成するリザーバタンク内への液体の充填量を低減できる。

また、外筒の上方にサブリザーバを設けているので、複筒型液圧緩衝器の外観上、上下を区別することができるので、複筒型液圧緩衝器を制振対象へ取り付ける際の作業が容易となり、誤って上下逆さにして取り付けてしまう取付不良の発生を未然に防ぐことができる。

それゆえ、横置きで使用される複筒型液圧緩衝器の全長を短縮することに伴って、重量やコストの増加や、シリンダ内への気体混入を招くといった不利を生じることがない。

本発明の一実施の形態における液圧緩衝器の縦断面図である。

以下、図に示した一実施の形態に基づいて本発明について説明する。一実施の形態における複筒型液圧緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されてシリンダ１内を二つの作動室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されてピストン２に連結されるロッド３と、シリンダ１を覆ってシリンダ１との間にリザーバ５を形成する外筒４と、外筒４の上部に形成されるとともにリザーバ５に連通されるサブリザーバ６とを備えて構成され、横置きの緩衝器に設定されている。

そして、作動室Ｒ１，Ｒ２内には、作動油等の液体が充填され、また、リザーバ５およびサブリザーバ６は、これらで一つのリザーバタンクＲを形成しており、このリザーバタンクＲには、液体と気体が充填されている。なお、リザーバタンクＲ内の液体の液面Ｓは、常にシリンダ１の上端より上方に位置するように充分な量の液体が充填されている。

シリンダ１は、外筒４内に収容され、外筒４の図１中左端に嵌合される環状のロッドガイド７と、外筒４の図１中右端を閉塞するキャップ８とで挟持され、外筒４内に固定されている。

このように外筒４内にシリンダ１が収容固定されると、シリンダ１と外筒４との間には環状隙間が設けられ、この環状隙間でリザーバ５が形成されている。また、シリンダ１の右端と上記キャップ８との間には、仕切部材９が介装されており、リザーバ５とシリンダ１内とがこの仕切部材９によって仕切られている。

また、シリンダ１内にはピストン２が摺動自在に挿入されてシリンダ１内には二つの圧力室Ｒ１，Ｒ２が形成されている。ピストン２には、上記作動室Ｒ１と作動室Ｒ２とを連通する通路２ａが設けられており、該通路２ａの途中には、減衰力発生要素２ｂが設けられている。減衰力発生要素２ｂは、上記通路２ａを液体が通過する際に液体の流れに抵抗を与え、所定の圧力損失を生じさせるものであればよく、具体的にはたとえば、オリフィスやリーフバルブといった減衰バルブを採用することができる。

また、仕切部材９には、リザーバ５と作動室Ｒ２とを連通する通路９ａ，９ｂが設けられており、通路９ａの途中には、リザーバ５から作動室Ｒ２へ向かう流れのみを許容する逆止弁９ｃが設けられ、通路９ｂの途中には、作動室Ｒ２からリザーバ５へ向かう流れのみを許容するとともに当該流れに抵抗を与える減衰力発生要素９ｄが設けられている。

したがって、この複筒型液圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダ１に対してピストン２が図１中左方向へ移動すると、ピストン２の移動に伴って容積が減少する作動室Ｒ１から容積が増大する作動室Ｒ２へ通路２ａを介して移動する液体の流れに減衰力発生要素２ｂで抵抗を与えて圧力損失を生じさせ、作動室Ｒ１と作動室Ｒ２に差圧を生じせしめて減衰力を発揮するようになっている。また、その際、ロッド３がシリンダ１内から退出することによってシリンダ１内で不足する体積分の液体は、仕切部材９の通路９ａを介してリザーバタンクＲからシリンダ１内に供給されて伸長作動時の体積補償が行われる。したがって、複筒型液圧緩衝器Ｄの伸長作動時には、上記不足分の液体がリザーバタンクＲ内から作動室Ｒ１，Ｒ２内に供給されることになるので、リザーバタンクＲ内の液体が減少して液面Ｓが下降して、その分リザーバタンクＲ内の圧力が減少し気体の体積が液体排出量に見合って増加することになる。

反対に、シリンダ１に対してピストン２が図１中右方向へ移動すると、ピストン２の移動に伴って容積が減少する作動室Ｒ２から容積が増大する作動室Ｒ１へ通路２ａを介して移動し、ロッド３がシリンダ１内へ進入することによってシリンダ１内で過剰となる体積分の液体が仕切部材９の通路９ｂを介してリザーバタンクＲへ排出される。

このように複筒型液圧緩衝器Ｄが収縮する場合には、液体は減衰力発生要素２ｂ，９ｄを通過するので、これら減衰力発生要素２ｂ，９ｄで通過する液体の流れに抵抗を与えて圧力損失を生じさせ、作動室Ｒ１と作動室Ｒ２に差圧を生じせしめて減衰力を発揮するようになっている。また、ロッド３がシリンダ１内へ進入することによってシリンダ１内で過剰となる体積分の液体は、上述のように、仕切部材９の通路９ｂを介してリザーバタンクＲへ排出されて収縮作動時の体積補償が行われるので、収縮作動時には、リザーバタンクＲ内の液体量が増加し、液面Ｓが上昇して、その分、気体が圧縮されて気体体積が減少することになる。

なお、上述したところでは、通路２ａは、一つのみ設けられるようになっているが、複数設けるようにしてもよく、さらに、作動室Ｒ１から作動室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路と作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路を並列させて設けるようにしてもよい。

また、この場合、複筒型液圧緩衝器Ｄは、リザーバタンクＲを備えており、仕切部材９の通路９ｂにてシリンダ１からリザーバタンクＲへ向かう液体の流れに抵抗を与えるようになっており、収縮作動時にロッド３のシリンダ１内への侵入によって作動室Ｒ１，Ｒ２内を加圧できるため、作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れに対して抵抗を与えずとも収縮側の減衰力を発揮することができるので、作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れを許容する通路には減衰力発生要素を設置しなくともよい。

戻って、ロッド３は、シリンダ１の左端に設けられてシリンダ１の図１中左端を封止する環状のロッドガイド７の内周に筒状のベアリング１１を介して軸支されて、シリンダ１外へ突出されており、このロッド３の上端と外筒４の図１中右端を閉塞するキャップ８に設けられる取付部を介して複筒型液圧緩衝器Ｄを車両における車体と車軸との間といった制振対象に取付けることができるようになっている。

なお、外筒４の左端内周とロッドガイド７の外周との間には、筒状のシールケース１２の右端が介装されており、シールケース１２内にはロッド３の外周に摺接する環状のシール１３が収容され、ロッド３の外周が液密にシールされている。
また、ロッドガイド７の外周には、ロッドガイド７を左右に貫通して、シールケース１２内とリザーバタンクＲ内とを連通する連通孔７ａが設けられており、ロッド３とベアリング１１との間を通過した液体がリザーバタンクＲへ戻され、シールケース１２内の蓄圧を防止することができるようになっている。

そして、本実施の形態では、外筒４の上方となる図１中上方には、開口４ａが設けられており、当該開口４ａを形成する周囲を外方へ向けて立ち上げて筒部４ｂを設けている。

当該開口４ａには、カップ状の容器１０を装着してあり、当該容器１０で、リザーバ５に開口４ａを介して連通されるサブリザーバ６をリザーバ５より上方に形成している。具体的には、容器１０は、筒部１０ａと、筒部１０ａの上端を閉塞する頂部１０ｂとを備えてカップ状とされており、上記筒部４ｂへ筒部１０ａを嵌合するとともに周囲を溶接して外筒４に固定されて一体化されている。

なお、この実施の形態にあっては、容器１０で形成されるサブリザーバ６は、外筒の最上部に設けた開口４ａを介してリザーバ５へ連通され、サブリザーバ６はリザーバ５と協働してリザーバタンクＲを形成し、リザーバタンクＲの容積に寄与しており、複筒型液圧緩衝器Ｄの全長を短縮してもサブリザーバ６の設置によってリザーバタンクＲに必要とされる容積を充分に確保することができるようになっている。

また、サブリザーバ６を形成する容器１０の形状は任意であるが、上記したように、カップ状としておくことで外筒４への溶接が容易となる利点がある。

そして、このリザーバ５とサブリザーバ６とで形成されるリザーバタンクＲ内には、液体と気体が封入されており、液体の液面Ｓが常にシリンダ１の上端より上方に位置するように液体量が調整されている。複筒型液圧緩衝器Ｄが伸縮作動を呈する際には、伸縮作動に伴う振動によってリザーバタンクＲ内で液体の液面Ｓが波打ったりシリンダ１に対して傾斜したりするため、このような状態でもシリンダ１の上端より液面Ｓが上方にあるように充分な量の液体がリザーバタンクＲ内に充填される。なお、液面Ｓが常にサブリザーバ６内に位置するようにしておくことによって、複筒型液圧緩衝器Ｄが伸縮作動を呈して液面が波打ったりシリンダ１に対して傾斜したりしてもリザーバタンクＲからシリンダ１内に気体が混入してしまうことを確実に阻止できる。

さらに、サブリザーバ６内の容積は、複筒型液圧緩衝器Ｄが最収縮した際に、リザーバタンクＲ内の圧力が過大とならず、当該圧力がシール１３に作用してロッド３を緊迫しても、ロッド３とシール１３との間に発生する摩擦力が過大となって円滑な伸縮を妨げないように設定される。

このように本発明の複筒型液圧緩衝器Ｄにあっては、サブリザーバ６を設けてこれをリザーバ５に連通しているので、複筒型液圧緩衝器Ｄの全長を短縮化しても、リザーバ５とサブリザーバ６とでなるリザーバタンクＲの容積を充分確保することができる。

したがって、複筒型液圧緩衝器Ｄのストローク長を維持したまま全長を短縮することができ、複筒型液圧緩衝器Ｄの伸縮に伴うリザーバタンクＲ内の圧縮比が高くなることがなく、シリンダ１内の作動室Ｒ１，Ｒ２が過剰に加圧されたりシール１３のロッド３を締め付ける緊迫力が過剰となったりすることを防止でき、複筒型液圧緩衝器Ｄの円滑な伸縮を確保しつつ全長の短縮化を図ることができる。

また、サブリザーバ６を外筒４の上端に設けて容積確保を行っているので、複筒型液圧緩衝器Ｄの全長を短縮することに伴って、外筒４の径を著しく太くしたり、シリンダ１の径を細くしたりする必要もなく、リザーバ単体の容積の増大を招くことがないため、横置きで使用される複筒型液圧緩衝器Ｄのリザーバおよびサブリザーバへ注入される液体量の著しい増加を招くことがなく、複筒型液圧緩衝器Ｄの重量増加およびコスト増加を抑制することができる。

加えて、本実施の形態の複筒型液圧緩衝器Ｄにあっては、上述したように、外筒４の上方にサブリザーバ６を設けているので、水平横置きで使用する際に、サブリザーバ６に気体を集めることができ、サブリザーバ６を主として気室として利用することができるので、リザーバ５からシリンダ１への気体混入を防止しつつもリザーバ５とサブリザーバ６とで形成するリザーバタンクＲ内への液体の充填量を低減できる。

また、外筒４の上方にサブリザーバ６を設けているので、複筒型液圧緩衝器Ｄの外観上、上下を区別することができるので、複筒型液圧緩衝器Ｄを制振対象へ取り付ける際の作業が容易となり、誤って上下逆さにして取り付けてしまう取付不良の発生を未然に防ぐことができる。

さらに、本実施の形態の複筒型液圧緩衝器Ｄにあっては、サブリザーバ６が外筒４の最上部を含む開口４ａを通じてリザーバ５へ通じているので、リザーバ５より上方に設けてあるサブリザーバ６に気体をより優先的に集めることができ、リザーバ５からシリンダ１内への気体の混入をより一層防止することができるとともに、リザーバタンクＲ内への液体充填量をより一層低減することができる。

なお、上述したように、液面Ｓを常にサブリザーバ６内に位置するようにしておくと、複筒型液圧緩衝器Ｄが伸縮作動を呈して液面が波打ったりシリンダ１に対して傾斜したりしてもリザーバタンクＲからシリンダ１内に気体が混入してしまうことを確実に阻止できる。

また、サブリザーバ６の形成に当たっては、容器１０を外筒４へ取り付けることによる他、外筒４の上端側部を上方側へ膨らませるなどして形成するようにしても良いが、容器１０を外筒４へ取付ける加工のほうが容易でサブリザーバ６の容積を大きく確保することができる利点がある。

さらに、上記したところでは、複筒型液圧緩衝器Ｄは、伸縮時に作動室Ｒ１，Ｒ２間を移動する液体の流れは双方向で許容されるようになっているが、作動室Ｒ２、作動室Ｒ１、リザーバタンクＲを順に一方通行で循環する、いわゆる、ユニフロータイプに設定されてもよい。

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。

１シリンダ
２ピストン
２ａ通路
２ｂ，９ｄ減衰力発生要素
３ロッド
４外筒
４ａ開口
５リザーバ
６サブリザーバ
７ロッドガイド
７ａ連通孔
８キャップ
９仕切部材
９ａ，９ｂ通路
９ｃ逆止弁
１０容器
１０ａ容器における筒部
１０ｂ容器における頂部
１１ベアリング
１２シールケース
１３シール
Ｄ液圧緩衝器
Ｒリザーバタンク
Ｒ１，Ｒ２作動室
Ｓ液面

Claims

シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるロッドと、シリンダを覆ってシリンダとの間にリザーバを形成する外筒とを備えて横置きに設定される複筒型液圧緩衝器において、外筒の上部にリザーバに連通されるサブリザーバを設けたことを特徴とする複筒型液圧緩衝器。
サブリザーバは、外筒の最上部を含む開口を通じてリザーバへ連通されることを特徴とする請求項１に記載の複筒型液圧緩衝器。
外筒の上部に開口を設けるとともに当該開口にサブリザーバを形成するカップ状の容器を装着したことを特徴とする請求項１または２に記載の複筒型液圧緩衝器。
リザーバおよびサブリザーバ内に充填される液体の液面が常にサブリザーバ内に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の複筒型液圧緩衝器。