JP5319166B2 - 流体圧緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の懸架装置（サスペンション）のショックアブソーバーなどを構成する流体圧緩衝器に関するものである。

以下の特許文献１などに示すように従来のオイル式ショックアブソーバーにフリクション（摩擦抵抗）機能を付与することで小さな振幅も効果的に減衰可能な流体圧緩衝器が提案されている。
すなわち、この流体圧緩衝器は、作動液体が充填されたシリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンを支持するピストンロッドと、このピストンロッドを摺動自在に支持するガイドブッシュと、前記シリンダ内の作動流体の漏洩を防止するシールリップを有するシール部材とを備えると共に、そのシール部材とガイドブッシュとの間に摩擦部材を備えたものである。そして、この摩擦部材が常時そのシール部材とガイドブッシュとの間を通過するピストンロッドに弾接して前記シールリップよりも大きい摩擦力を発生させることで、サスペンションなどに発生する高周波振動を含む広範な振動を有効に低減することが可能となっている。
特開２００５−３２５９９７号公報

ところで、この特許文献１に示すような摩擦部材を備えた流体圧緩衝器にあっては、その摩擦部材の弾接部分とピストンロッドが互いに摺動する際に、その間にエアーが混入したり、その間に中途半端な油膜が形成されることがある。
このため、作動時に摩擦部材の弾接部分にスティックやスリップなどが発生してピストンロッドに対する摩擦部材の作動追従性が乱れてしまい、所望のフリクションを安定して発生させることができないことがある。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その主な目的は、ピストンロッドに対する摩擦部材の作動追従性を向上させて所望のフリクションを安定して発生させることができる新規な流体圧緩衝器を提供するものである。

前記課題を解決するために本発明の流体圧緩衝器は、シリンダ内を往復動するピストンを支持するロッドガイドと、そのシリンダの開口部を塞ぐオイルシールとの間に、前記ピストンロッドを囲繞するように接触して当該ピストンロッドとの間で所定の摩擦抵抗力を発生させる摩擦部材を設けると共に、当該摩擦部材の前記ピストンロッドの接触部に、前記ロッドガイドとオイルシール間を連通する連通溝を少なくとも１つ以上形成し、前記摩擦部材の前記ピストンロッドの接触部は、前記ピストンロッドの移動方向に当該ピストンロッドに弾接する環状の第１リップ部と第２リップ部とを有すると共に、前記連通溝は、前記ピストンロッドが挿入される前の状態において前記第１リップ部と第２リップ部の頂部付近ではその切り欠き深さを深く、前記第１リップ部と第２リップ部との間ではその切り欠き深さを浅い状態とし、前記第１リップ部と第２リップ部とが前記ピストンロッドに弾接した状態で所定の開口面積を確保できる深さとなっており、前記第１リップ部または第２リップ部のいずれか一方あるいは両方のリップ部の頂部に、所望のフリクションを安定して発生させるために、その円周方向に沿って延び、前記連通溝と交差する油保持溝を形成したものである。

本発明によれば、摩擦部材のピストンロッドの接触部に、ロッドガイドとオイルシール間を連通する連通溝を少なくとも１つ以上形成し、摩擦部材のピストンロッドの接触部は、ピストンロッドに弾接する環状の第１リップ部と第２リップ部とを有すると共に、連通溝は、ピストンロッドが挿入される前の状態において第１リップ部と第２リップ部の頂部付近ではその切り欠き深さを深く、第１リップ部と第２リップ部との間ではその切り欠き深さを浅い状態とし、第１リップ部と第２リップ部とがピストンロッドに弾接した状態で所定の開口面積を確保できる深さとなっており、第１リップ部または第２リップ部のいずれか一方あるいは両方のリップ部の頂部に、所望のフリクションを安定して発生させるために、その円周方向に沿って延び、連通溝と交差する油保持溝を形成したことから、ピストンロッドがロッドガイドに対して往復移動した際に、ロッドガイド側のオイルがこの連通溝を介して摩擦部材の接触部と接触するピストンロッド表面に容易に到達することができる。
これによって、ロッドガイド側からピストンロッドの表面に適量のオイルが供給されて常時最適な油膜を保持できるため、ピストンロッドに対する摩擦部材の作動追従性が向上し、所望のフリクションを安定して発生させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
（参考例）
（構成）
図１〜図５は、本発明の前提となる流体圧緩衝器１００の参考例を示したものである。
先ず、図１に示すようにこの流体圧緩衝器１００は、いわゆる複筒式（ツインチューブ）のショックアブソーバーであり、緩衝用流体であるオイルＬが密封されたシリンダ１０内にピストン２０がその長手方向（上下方向）に沿って往復動自在に収容されている。
また、このピストン２０には、ピストンロッド３０の一端（下端）が連結されており、そのピストンロッド３０の他端（上端）がシリンダ１０の開口端１１から上方に延びて図示しない車両側に連結されるようになっている。

このシリンダ１０は、ピストン２０が摺動する内筒１２とこの内筒１２の外側を覆うように位置する外筒１３とから構成されており、内筒１２内のオイルＬの一部が、ピストンロッド３０の挿脱量に応じてその底部の図示しないベースバルブおよび通路を介して外筒１３と内筒１２間に形成されるリザーバ室１４側に流出入するようになっている。なお、このピストン２０には、昇降時に作動する図示しないピストンバルブとオイルＬを通過させる連通路が形成されていると共に、前記リザーバ室１４には低圧の窒素ガスが封入されている。

また、図２に示すようにこのシリンダ１０の開口端１１には、筒状のブッシュ４１が圧入されたロッドガイド４０が設けられており、このシリンダ１０内に挿脱されるピストンロッド３０を貫通してこれを支持するようになっている。なお、このブッシュ４１とピストンロッド３０との間には、所定の隙間Ｓが形成されており、内筒１２内のオイルＬの一部がこの隙間Ｓを介してブッシュ４１の上方に流入可能となっている。
また、このロッドガイド４０は、その下端側がシリンダ１０の内筒１２の上端に嵌め込まれると共に、その上端外周部がシリンダ１０の外筒１３の内壁に接するように取り付けられており、外筒１３の軸芯部に内筒１２が位置するようにこれを支持すると共に、その間のリザーバ室１４を区画形成する働きも為すようになっている。

また、このシリンダ１０の開口端１１には、ピストンロッド３０が貫通する貫通孔５１を有するリング状のオイルシール５０が設けられており、そのシリンダ１０の開口端１１を封止するようになっている。
そして、さらにこのオイルシール５０の貫通孔５１には、環状のリップシール５２が設けられており、このリップシール５２がピストンロッド３０に常時弾接することで、ピストンロッド３０の往復動を許容しつつ、その貫通孔５１とピストンロッド３０間の隙間を確実にシールするようになっている。

また、このオイルシール５０とロッドガイド４０との間には、ピストンロッド３０を囲繞するように環状の保油室６０が形成されており、予め注入しておいた潤滑油、あるいはブッシュ４１とピストンロッド３０との間の隙間Ｓから流入してきた内筒１２内のオイルＬを貯留して保持できるようになっている。
そして、図示するように、この保油室６０には、ピストンロッド３０を囲繞するように接触してこのピストンロッド３０との間で所定の摩擦抵抗力（フリクション）を発生させるための摩擦部材７０が収容されている。

図３はこの摩擦部材７０を上方からみた平面図、図４は図３中Ａ−Ａ線断面図である。
図示するように、この摩擦部材７０は、逆さ王冠状をした金属製のフレーム７１に貫通孔７２を形成すると共に、その貫通孔７２の周縁に沿って、ゴムなどの弾性部材から筒状の摩擦体７３を一体的に形成した構造となっている。
この摩擦体７３は、ピストンロッド３０の表面に弾接する内周面に、その周方向に沿って環状に突出した第１リップ部７４と第２リップ部７５とが上下に形成されている。

そして、さらにこの内周面には、この第１リップ部と第２リップ部とを上下に連続して切り欠くように延びる連通溝８０が複数（本参考例にあっては８つ）、その周方向に沿って等間隔に形成されており、これら各連通溝８０、８０…を介してオイルＬが上下に通過可能となっている。
また、これら各連通溝８０、８０…は、その底部位置がその全長（上下方向）に亘ってフレーム７１の貫通孔７２付近となっている。従って、この第１リップ部７４および第２リップ部７５の頂部付近ではその切り欠き深さが深く、反対にその第１リップ部７４および第２リップ部７５の間ではその切り欠き深さが浅い状態となっている。

（効果および作用）
次に、このような構成をした参考例としての流体圧緩衝器１００の作用および効果を説明する。なお、ショックアブソーバーとしての本来の機能や作用・効果は、従来のものと何ら変わらないため、その説明は割愛する。
図５は、図３および図４に示すような状態の摩擦部材７０を図１に示すようにオイルシール５０とロッドガイド４０間に形成される保油室６０内に組み込んだ状態を示したものである。
図示するように、この摩擦部材７０の貫通孔７２にピストンロッド３０が貫通した状態では、ピストンロッド３０の外径に合わせてその貫通孔７２を拡径するように摩擦体７３内面の第１リップ部と第２リップ部とが変形してピストンロッド３０の表面に弾接した状態となる。

これによって、ピストンロッド３０と摩擦部材７０の接触部に、所定の摩擦抵抗力が発生するため、サスペンション（図示せず）などに発生する高周波振動を含む広範な振動を有効に低減して車両の乗り心地を向上させることが可能となる。
また、このように摩擦部材７０の摩擦体７３内面が変形してピストンロッド３０の表面に弾接した状態であっても、その内面に形成された各連通溝８０、８０…は、いずれも一定の開口面積を確保することができる。これは、前述したように各連通溝８０、８０…の切り込み深さを第１リップ部７４および第２リップ部７５の頂部付近では深く、反対に第１リップ部７４および第２リップ部７５の間では浅い状態としたため、摩擦体７３内面の第１リップ部と第２リップ部とが大きく変形してもその変形が各連通溝８０、８０…の底部まで及ばないからである。

（１）そして、このように各連通溝８０、８０…についていずれも一定の開口面積を確保できることによってオイルＬがこれら各連通溝８０、８０…を介して上下に通過することが可能となるため、ピストンロッド３０と摩擦部材７０の接触部との間に潤滑油となるオイルが確実に供給されて常時最適な油膜を保持することが可能となる。
これによって、摩擦部材７０のスティック、スリップ現象を抑制することができるため、ピストンロッド３０に対する摩擦部材７０の作動追従性が向上し、所望のフリクションを安定して発生させることができる。
この結果、例えば、摩擦部材７０による大きな摩擦抵抗力を必要としない軽量車への採用やマイルドな摩擦抵抗力特性のニーズに応えることができる。

（２）また、このように摩擦部材７０の接触部に複数の連通溝８０、８０…を形成することによって摩擦体７３内面の第１リップ部７４と第２リップ部７５間のエアー溜まりを防止することが可能となる。これによって、前記特許文献１などに示すような従来技術のように、摩擦材を２つ向かい合わせた状態で配置する必要性がなくなるため、スペースの確保とコストダウンが図れる。

（３）また、図６に示すように、さらにこれら複数の連通溝８０、８０…の数や幅、深さなどを適宜変更すれば、ピストンロッド３０と摩擦部材７０の接触部との接触面積を積極的に調整することが可能となるため、フリクション特性の調整範囲が拡大する。これによって、きめ細かなフリクション特性のニーズに応えることができる。なお、フリクション特性の効きを抑える方向には特に効果を発揮する。

（４）また、前記特許文献１などに示すような従来技術では、摩擦部材の上下に圧力差が生じて減衰力が不安定になるのを防ぐために摩擦部材が配置されるロッドガイド側に溝（連通路）を設けて対応している。これに対し、本参考例の構成によれば、ピストンロッド３０と摩擦部材７０の接触部との間に連通路が確保されるため、さらに圧力差の発生を抑制することが可能となり、減衰力の立ち上がりがより安定する。また、最終的にはロッドガイド側の溝（連通路）を廃止することも可能となる。

（実施形態）
次に、本発明に係る流体圧緩衝器１００の実施の形態を説明する。
図７は、本発明に係る流体圧緩衝器１００の実施の形態を示したものであり、前述したように摩擦部材７０のピストンロッド３０の接触部に、前記ピストンロッド３０の周方向に延びる油保持溝９０をさらに形成したものである。
より詳しくは、この摩擦部材７０を構成する摩擦体７３内面の第１リップ部７４と第２リップ部７５の頂部に沿って形成され、かつこれら第１リップ部７４と第２リップ部７５がピストンロッド３０に弾接したときに所定の開口面積を確保できる大きさとなっている。
このような構成とすれば、ピストンロッド３０と摩擦部材７０との接触部に、常に一定量のオイルが保持されるため、常に最適な油膜をより確実に保持することが可能となる。

（５）これによって、前記参考例と同様に摩擦部材７０のスティック、スリップ現象を抑制することができるため、ピストンロッド３０に対する摩擦部材７０の作動追従性が向上し、所望のフリクションを安定して発生させることができる。
なお、この油保持溝９０には、各連通溝８０、８０…を介してオイルＬが流れ込むようになるため、油切れを起こすこともない。

また、所定の摩擦抵抗力を発揮するために前記実施の形態では、摩擦部材７０のピストンロッド３０の接触部に、第１リップ部７４と第２リップ部７５との２つのリップ部を形成した例で説明したが、このリップ部は３つ以上備えてあっても良い。
また、前記連通溝８０、８０…は、ロッドガイド４０とオイルシール５０間を連通するものであれば、図４や図７などに示すようにピストンロッド３０と平行な直線に限定されるものでなく、斜めあるいは螺旋状であっても良い。

本発明の参考例である流体圧緩衝器１００を示す部分破断全体図である。 図１中Ａ部を示す部分拡大図である。 摩擦部材７０を示す平面図である。 図３中Ａ−Ａ線断面図である。 摩擦部材７０を組み込んだ状態を示す平面図である。 摩擦部材７０の変形例を示す平面図である。 本発明に係る流体圧緩衝器１００の実施の形態を示す平面図である。

符号の説明

１００…流体圧緩衝器
１０…シリンダ
２０…ピストン
３０…ピストンロッド
４０…ロッドガイド
５０…オイルシール
６０…保油室
７０…摩擦部材
８０…連通溝
９０…油保持溝

Claims (1)

1. 流体が封入されたシリンダと、当該シリンダ内を往復動するピストンを支持するピストンロッドと、当該ピストンロッドが挿脱する前記シリンダの開口部を封止するオイルシールと、前記シリンダ内に挿入されたピストンロッドをその内壁側から支持するロッドガイドとを有する流体圧緩衝器であって、
   前記ロッドガイドとオイルシールとの間に、前記ピストンロッドを囲繞するように接触して当該ピストンロッドとの間で所定の摩擦抵抗力を発生させる摩擦部材を設けると共に、当該摩擦部材の前記ピストンロッドの接触部に、前記ロッドガイドとオイルシール間を連通する連通溝を少なくとも１つ形成し、
   前記摩擦部材の前記ピストンロッドの接触部は、前記ピストンロッドの移動方向に当該ピストンロッドに弾接する環状の第１リップ部と第２リップ部とを有すると共に、前記連通溝は、前記ピストンロッドが挿入される前の状態において前記第１リップ部と第２リップ部の頂部付近ではその切り欠き深さを深く、前記第１リップ部と第２リップ部との間ではその切り欠き深さを浅い状態とし、前記第１リップ部と第２リップ部とが前記ピストンロッドに弾接した状態で所定の開口面積を確保できる深さとなっており、
   前記第１リップ部または第２リップ部のいずれか一方あるいは両方のリップ部の頂部に、所望のフリクションを安定して発生させるために、その円周方向に沿って延び、前記連通溝と交差する油保持溝を形成したことを特徴とする流体圧緩衝器。

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