JP5519502B2 - ショックアブソーバ - Google Patents

Description

本発明は、自動車に使用されるサスペンションシステムのようなサスペンションシステムに使用される油圧ダンパすなわちショックアブソーバに関し、より詳しくは、外部に取付けられた電磁制御弁を備えた油圧ダンパすなわちショックアブソーバに関する。外部に取付けられる電磁制御弁は、リザーブチューブに直接取付けられかつ該リザーブチューブの軸線に平行な方向に延びている。

このセクションでの記述は、本発明に関する背景情報を単に提供するものであり、従来技術を構成するものではない。

慣用の油圧ダンパすなわちショックアブソーバは、一端が車両のばね上質量またはばね下質量に取付けられるように構成されたシリンダを有している。シリンダ内にはピストンが摺動可能に配置され、シリンダの内部を２つの流体チャンバに分割している。ピストンにはピストンロッドが連結され、該ピストンロッドはシリンダの一端から出て延びており、車両のばね上質量またはばね下質量の他方に取付けられるようになっている。一般に、ピストン内に組込まれている第１弁システムは、シリンダに対してピストンが移動するショックアブソーバの伸長ストローク時に、減衰荷重を発生すべく機能する。一般に、単一チューブ設計でピストン内に組込まれかつ二重チューブ設計でベース弁組立体内に組込まれている第２システムは、シリンダに対してピストンが移動するショックアブソーバの圧縮ストローク時に、減衰荷重を発生すべく機能する。

ばね上質量またはばね下質量の変位の速度および／または大きさに関連して減衰力を発生させるための種々の形式の調節機構が開発されている。これらの調節機構は、主として、車両の通常の安定状態走行時には比較的小さいすなわち低い減衰特性が得られ、かつ大きいサスペンション移動を必要とする車両運転時には比較的大きいすなわち高い減衰特性が得られる。車両の通常の安定状態走行は車両のばね下質量の小さいまたは微細な振動を伴い、したがって、ソフトな乗り心地すなわちサスペンションシステムの小さい減衰特性のためには、これらの小さい振動からばね上質量を隔絶する必要がある。一例として、旋回運転時または制動運転時には、車両のばね上質量は比較的ゆっくりしたおよび／または大きい運動すなわち振動を受けようとし、このため、ばね上質量を支持しかつ車両の安定したハンドリング特性を得るには、堅い乗り心地すなわちサスペンションシステムの高い減衰特性が必要になる。ショックアブソーバの減衰速度に対するこれらの調節可能な機構は、ばね下質量から高周波／小振幅の励振を隔絶することにより滑らかな安定状態の乗り心地が得られると同時に、ばね上質量の低周波／大励振を引起こす車両の運転時にサスペンションシステムの必要な減衰すなわち堅い乗り心地が得られるという長所を発揮する。これらの減衰特性は、よく外部に取り付けられる制御弁によって調節される。

継続的に行われているショックアブソーバの開発として、車両の設計者に、連続可変システムを提供する調節システムであって、車両およびそのサスペンションシステムの種々のモニタリングされた状態に対して特定減衰量を付与すべく車両に特別に適合させることができかつサスペンションシステムのためのスペースが制限されている場合には車両内にパッケージングできる調節システムの開発がある。

本発明によるショックアブソーバは、作動チャンバを形成する圧力チューブを有している。作動チャンバ内の圧力チューブにはピストンが摺動可能に配置され、該ピストンは、作動チャンバを上方作動チャンバと下方作動チャンバとに分割している。リザーブチューブが圧力チューブを包囲し、リザーブチャンバ（流体チャンバ）を形成している。リザーブチューブと圧力チューブとの間には中間チューブが配置され、中間チャンバを形成している。流体チャンバ内に中間チャンバと下方リザーブチャンバ（下方流体チャンバ）とを区画する両面シーリングリング（第１シーリングリング）が配置されている。該第１シーリングリングの上方に、中間チューブとリザーブチューブとの間の領域を上方リザーブチャンバ（第１リザーブチャンバ）と中間チャンバに連通する下方領域とに区画する単面シーリングリング（第２シーリングリング）が配置されている。外部弁組立体は円筒状ハウジングを有し、該ハウジングはハウジング軸線を形成し、前記リザーブチューブの軸線にほぼ平行になるようにして、外部制御弁がリザーブチューブに固定されている。外部制御弁は、中間チャンバ、第１リザーブチャンバおよび下方流体チャンバに連通している。制御弁への単一の入口は前記下方領域を介して中間チャンバに連通し、圧縮ストローク及び伸長ストロークの双方の間に流体を受け入れ、制御弁の第１、第２出口はそれぞれ第１リザーブチャンバ及び下方流体チャンバに連通している。制御弁はダンパすなわちショックアブソーバの異なる圧力流れ特性を発生し、ダンパすなわちショックアブソーバの減衰特性を制御する。異なる圧力流れ特性は、制御弁に供給される電流に従って変えられる。

他の適用領域は、以下に述べる説明から明らかになるであろう。以下の説明および特定例は例示のみを目的とするもので、本発明の範囲を制限するものでないことを理解すべきである。

本発明によるショックアブソーバを組込んだ自動車を示す図面である。 図１に示したショックアブソーバの１つを示す側断面図である。 図２に示した、外部に取付けられた制御弁の拡大側断面図であり、圧縮ストローク時の流体の流れを示すものである。 図２に示した、外部に取付けられた制御弁の拡大側断面図であり、伸長ストローク時の流体の流れを示すものである。

添付図面は例示のみを目的とし、本発明の範囲を制限するものではない。

以下の説明は本質の単なる例示であり、本発明、その用途または使用方法を制限するものではない。ここで添付図面（幾つかの図面を通して、同じ参照番号は同じコンポーネンツを示す）を参照すると、図１には、本発明によるショックアブソーバを備えたサスペンションシステムが組込まれた車両（その全体を参照番号１０で示す）が示されている。

車両１０は、リアサスペンション１２と、フロントサスペンション１４と、ボディ１６とを有している。リアサスペンション１２は、１対のリアホイール１８を運動可能に支持できる、横方向に延びたリアアクスル組立体（図示せず）を有している。リアアクスルは、１対のショックアブソーバ２０および１対のスプリング２２を介してボディ１６に取付けられている。同様に、フロントサスペンション１４は、１対のフロントホイール２４を運動可能に支持する、横方向に延びたフロントアクスル組立体（図示せず）を有している。フロントアクスル組立体は、１対のショックアブソーバ２６および１対のスプリング２８を介してボディ１６に取付けられている。ショックアブソーバ２０、２６は、車両１０のばね上部分（すなわち、ボディ１６）に対するばね下部分（すなわち、フロントサスペンション１４およびリアサスペンション１２）の相対運動を減衰させるべく機能する。車両１０はフロントアクスル組立体およびリアアクスル組立体を備えた乗用車として示されているが、ショックアブソーバ２０、２６は、非独立フロントサスペンションおよび／または非独立リアサスペンションが組込まれた車両、独立フロントサスペンションおよび／または独立リアサスペンションまたは当業界で知られた他のサスペンションが組込まれた車両を含む他の形式の車両または他の形式の用途（但しこれらに限定されない）に使用できる。また、本明細書で使用する用語「ショックアブソーバ」は、広くダンパを意味し、したがってマクファーソンストラットおよび当業界で知られた他のダンパ設計を含むものである。

ここで図２を参照すると、ショックアブソーバ２６がより詳細に示されている。図２はショックアブソーバ２６のみを示しているが、ショックアブソーバ２０も、ショックアブソーバ２６について以下に述べる制御弁設計を有していることを理解すべきである。ショックアブソーバ２０は、車両１０のばね上質量およびばね下質量に連結する方法がショックアブソーバ２６とは異なっているに過ぎない。ショックアブソーバ２６は、圧力チューブ３０と、ピストン組立体３２と、ピストンロッド３４と、リザーブチューブ３６と、ベース弁組立体３８と、中間チューブ４０と、外部に取付けられた制御弁４２とを有している。

圧力チューブ３０は作動チャンバ４４を形成している。ピストン組立体３２は圧力チューブ３０内で摺動可能に配置され、作動チャンバ４４を、上方作動チャンバ４６と下方作動チャンバ４８とに分割している。ピストン組立体３２と圧力チューブ３０との間にはシールが配置されており、過度の摩擦力を発生させることなく圧力チューブ３０に対してピストン組立体３２が摺動できるようにすると同時に、上方作動チャンバ４６と下方作動チャンバ４８とのシーリングを可能にしている。ピストンロッド３４はピストン組立体３２に取付けられており、かつ上方作動チャンバ４６と、圧力チューブ３０の上端部を閉じる上方ロッドガイド組立体５０とを通って延びている。シーリングシステムが、上方ロッドガイド組立体５０と、リザーブチューブ３６と、ピストンロッド３４との間の界面をシールしている。ピストン組立体３２とは反対側のピストンロッド３４の端部は、車両１０のばね上質量に固定できる。ピストンロッド３４は上方作動チャンバ４６のみを通っており、下方作動チャンバ４８を通っていないため、圧力チューブ３０に対するピストン組立体３２の伸長移動および圧縮移動により、上方作動チャンバ４６内で押し退けられる流体の量と下方作動チャンバ４８内で押し退けられる流体の量との間に差異が生じる。押し退けられる流体の量のこの差異は、「ロッド体積」として知られており、「ロッド体積」の流体は、伸長移動中にベース弁組立体３８を通って流れる。圧力チューブ３０に対するピストン組立体３２の圧縮移動中、ピストン組立体３２の弁は、流体が下方作動チャンバ４８から上方作動チャンバ４６に流れることを可能にし、「ロッド体積」の流体は、後述のようにして制御弁４２を通って流れる。

リザーブチューブ３６が圧力チューブ３０を包囲し、両チューブ３６、３０間に流体リザーブチャンバ（流体チャンバ）５２を形成している。リザーブチューブ３６の下端部はベースカップ５４により閉塞されており、該ベースカップ５４は、車両１０のばね下質量に連結できる。リザーブチューブ３６の上端部は、上方ロッドガイド組立体５０に取付けられている。下方作動チャンバ４８とリザーブチャンバ５２との間にはベース弁組立体３８が配置されており、リザーブチャンバ５２から下方作動チャンバ４８への流体の流れを制御する。ショックアブソーバ２６の長さが伸長するとき、「ロッド体積」の概念により、下方作動チャンバ４８内には付加流体体積が必要になる。かくして、詳細に後述するように、流体が、リザーブチャンバ５２からベース弁組立体３８を通って下方作動チャンバ４８に流入する。ショックアブソーバ２６の長さが短縮されるとき、「ロッド体積」の概念により、過剰流体が下方作動チャンバ４８から除去されなくてはならない。かくして、詳細に後述するように、流体が、下方作動チャンバ４８からピストン組立体３２、制御弁４２を通ってリザーブチャンバ５２に流入する。

ピストン組立体３２は、ピストンボディ６０と、圧縮弁組立体６２と、伸長弁組立体６４とからなる。圧縮弁組立体６２、ピストンボディ６０および伸長弁組立体６４をピストンロッド３４に固定すべく、ナット６６がピストンロッド３４に組付けられる。ピストンロッド６０には、複数の圧縮通路６８および複数の伸長通路７０が形成されている。ベース弁組立体３８は、弁ボディ７２と、伸長弁組立体７４と、圧縮弁組立体７６とからなる。弁ボディ７２には、複数の伸長通路７８および複数の圧縮通路８０が形成されている。

圧縮ストローク時には、下方作動チャンバ４８内の流体が加圧され、圧縮弁組立体６２に対して流体圧力を反応させる。圧縮弁組立体６２は、下方作動チャンバ４８と上方作動チャンバ４６との間の逆止弁として機能する。圧縮ストローク時のショックアブソーバ２６の減衰特性は、制御弁４２のみによって、および可能ならば後述のようにベース弁組立体３８と並行して作動する制御弁４２によって制御される。制御弁４２は、後述のように、圧縮ストローク時の「ロッド体積」概念により、下方作動チャンバ４８から上方作動チャンバ４６、制御弁４２およびリザーブチャンバ５２へと流れる流体の流れを制御する。圧縮弁組立体７６は、圧縮ストローク時に下方作動チャンバ４８からリザーブチャンバ５２へと流れる流体の流れを制御する。圧縮弁組立体７６は安全油圧リリーフ弁として設計でき、制御弁４２と並行して作動する減衰弁または圧縮弁はベース弁組立体３８から除去できる。伸長ストローク時には、圧縮通路６８は圧縮弁組立体６２により閉じられる。

伸長ストローク時には、上方作動チャンバ４６内の流体が加圧され、伸長弁組立体６４に対して流体圧力を反応させる。伸長弁組立体６４は、上方作動チャンバ４６内の流体圧力が所定限度を超えたときに開く安全油圧リリーフ弁として設計されるか、後述のように減衰曲線の形状を変化させるべく制御弁４２と並行して作動する一般的な圧力弁として設計される。伸長ストローク時のショックアブソーバ２６の減衰特性は、制御弁４２のみによって、および可能ならば後述のように伸長弁組立体６４と並行して作動する制御弁４２によって制御される。制御弁４２は、上方作動チャンバ４６からリザーブチャンバ５２へと流れる流体の流れを制御する。伸長ストローク時の下方作動チャンバ４８内への押し退け流体の流れは、ベース弁組立体３８を通って流れる。下方作動チャンバ４８内の流体は減圧され、リザーブチャンバ５２内の流体圧力により伸長弁組立体７４を開かせて、流体がリザーブチャンバ５２から伸長通路７８を通って下方作動チャンバ４８へと流れることができるようにする。伸長弁組立体７４は、リザーブチャンバ５２と下方作動チャンバ４８との間の逆止弁として機能する。伸長ストローク時のショックアブソーバ２６の減衰特性は、制御弁４２のみによって、および可能ならば後述のように制御弁４２と並行して作動する伸長弁組立体６４によって制御される。

中間チューブ４０は、上端部の上方ロッドガイド組立体５０と係合しており、かつリザーブチャンバ５２を通って部分的に延びて両面シーリングリング８２と係合し、中間チャンバ８４を形成している。両面シーリングリング８２は、圧力チューブ３０、リザーブチューブ３６、制御弁４２および中間チューブ４０とシーリング係合しており、リザーブチャンバ５２を上方リザーブチャンバ（第１リザーブチャンバ）８６および下方リザーブチャンバ（下方流体チャンバ）８８に分割している。第２の単面シーリングリング９０が、中間チューブ４０、リザーブチューブ３６および制御弁４２とシーリング係合している。中間チャンバ８４と連通している流体入口９２が両面シーリングリング（第１シーリングリング）８２と単面リング（第２シーリングリング）９０との間に形成され、上方リザーブチャンバ８６と連通している第１流体出口９４が第２シーリングリング９０とリザーブチューブ３６との間に形成され、下方リザーブチャンバ８８と連通している第２流体出口９６が第１シーリングリング８２とリザーブチューブ３６との間に形成されている。

ここで図３および図４を参照すると、制御弁４２がより詳細に示されている。制御弁４２は、下方弁ハウジング１００と、上方弁ハウジング１０２と、ハウジングキャップ１０４と、弁組立体１０６と、ソレノイド弁組立体１０８と、３つのトランスファリング１１０とを有している。下方弁ハウジング１００は上方弁ハウジング１０２に取付けられている。ハウジングキャップ１０４は上方弁ハウジング１０２に取付けられ、第２リザーブチャンバ１１２を形成している。

制御弁４２は、３つのトランスファリング１１０を用いてリザーブチューブ３６に固定されている。１つのトランスファリング１１０は第１流体出口９４を形成し、第２トランスファリング１１０は流体入口９２を形成し、第３トランスファリング１１０は第２流体出口９６を形成している。流体入口９２は、中間チューブ４０を通って延びている複数の孔１１４を通して中間チャンバ８４に連通している。必要ならば、参照番号１１６で示す付加溶接部を用いて制御弁４２をリザーブチューブ３６に固定できる。第１流体出口９４、第２流体出口９６および流体入口９２は、これらが上方リザーブチャンバ８６内の液面（参照番号１１８で示す）より常に下方に位置するように、できる限り低く配置されなくてはならない。これにより、ショックアブソーバ２６の作動に負の影響を与える気泡の形成を防止できる。

弁組立体１０６およびソレノイド弁組立体１０８は、下方弁ハウジング１００と、上方弁ハウジング１０２と、ハウジングキャップ１０４との組立体内に配置される。弁組立体１０６は弁座１２０を有し、ソレノイド弁組立体１０８は弁ボディ組立体１２２を有している。弁座１２０には流体入口９２から流入する流体を受けるアキシャルボア１２４が形成されている。弁ボディ組立体１２２にはアキシャルボア１２６および複数のラジアル通路１２８が形成されており、ラジアル通路１２８は第１流体出口９４、第２流体出口９６および第２リザーブチャンバ１１２に連通している。第１流体出口９４は上方リザーブチャンバ８６に連通し、第２流体出口９６は下方リザーブチャンバ８８に連通している。

図３を参照して、制御弁４２のみが圧縮ストローク時のショックアブソーバ２６の減衰荷重を制御するときのショックアブソーバ２６の作動を説明する。圧縮ストローク時には、圧縮弁組立体６２が開いて、流体が下方作動チャンバ４８から上方作動チャンバ４６に流れることができるようにする。「ロッド体積」概念により、上方作動チャンバ４６内の流体は、詳細に後述するように、上方リザーブチャンバ８６へと流れる。

最初に、少量の流体（ブリード流れ）が、上方ロッドガイド組立体５０を通って上方リザーブチャンバ８６内に延びている少なくとも１つのブリード通路（図示せず）を通って流れる。ひとたびブリード流れがその最大流量に到達すると、主流体流れは、上方ロッドガイド組立体５０に形成された通路１３２を通って中間チャンバ８４内に流入する。流体は、中間チャンバ８４から複数の孔１１４を通って流体入口９２内に流入する。ショックアブソーバ２６のより高い減衰特性すなわち主流れ減衰特性は、弁組立体１０６およびソレノイド弁組立体１０８の構成により決定される。このため、弁組立体１０６およびソレノイド弁組立体１０８は、ソレノイド弁組立体１０８に供給される信号により制御される所定の減衰機能を与えるように構成されている。所定の減衰機能は、車両１０の走行条件に基いて、ソフトな減衰機能と堅い減衰機能との間のいずれかの機能に定めることができる。低いピストン速度では、制御弁４２は閉じられた状態を維持し、流体はブリード通路を通って流れる。より高いピストン速度では流量が増大するので、弁ボディ組立体１２２のプランジャ１３４に作用する流体圧力により、該プランジャ１３４が弁ボディ組立体１２２の弁座１３６から離される。これにより、流体は、図３において矢印で示すように、弁ボディ組立体１２２のプランジャ１３４と弁座１３６との間から、ラジアル通路１２８および第１流体出口９４を通り、上方リザーブチャンバ８６および第２リザーブチャンバ１１２内に流入する。第２リザーブチャンバ１１２内の液面は、参照番号１２０で示されている。圧縮ストローク時のショックアブソーバ２６の減衰特性は、弁組立体１０６の設計、ソレノイド弁組立体１０８の設計およびソレノイド弁組立体１０８に供給される電流の大きさにより制御される。

図４を参照して、制御弁４２のみが伸長ストローク時のショックアブソーバ２６の減衰荷重を制御するときのショックアブソーバ２６の作動を説明する。伸長ストローク時には、圧縮弁組立体６２が閉じて、流体が上方作動チャンバ４６から下方作動チャンバ４８に流れることが防止される。

最初に、少量の流体（ブリード流れ）が、上方ロッドガイド組立体５０を通って上方リザーブチャンバ８６内に延びている少なくとも１つのブリード通路（図示せず）を通って流れる。ひとたびブリード流れがその最大流量に到達すると、主流体流れは、上方ロッドガイド組立体５０に形成された通路１３２を通って中間チャンバ８４内に流入する。流体は、中間チャンバ８４から複数の孔１１４を通って流体入口９２内に流入する。ショックアブソーバ２６のより高い減衰特性すなわち主流れ減衰特性は、弁組立体１０６およびソレノイド弁組立体１０８の構成により決定される。このため、弁組立体１０６およびソレノイド弁組立体１０８は、ソレノイド弁組立体１０８に供給される信号により制御される所定の減衰機能を与えるように構成されている。所定の減衰機能は、車両１０の走行条件に基いて、ソフトな減衰機能と堅い減衰機能との間のいずれかの機能に定めることができる。低いピストン速度では、制御弁４２は閉じられた状態を維持し、流体はブリード通路を通って流れる。より高いピストン速度では流量が増大するので、弁ボディ組立体１２２のプランジャ１３４に作用する流体圧力により、該プランジャ１３４が弁ボディ組立体１２２の弁座１３６から離される。これにより、流体は、図４において矢印で示すように、弁ボディ組立体１２２のプランジャ１３４と弁座１３６との間から、ラジアル通路１２８および第２流体出口９６を通り、下方リザーブチャンバ８８および第２リザーブチャンバ１１２内に流入する。伸長ストローク時のショックアブソーバ２６の減衰特性は、弁組立体１０６の設計、ソレノイド弁組立体１０８の設計およびソレノイド弁組立体１０８に供給される電流の大きさにより制御される。

２６ ショックアブソーバ
３０ 圧力チューブ
３２ ピストン組立体
３４ ピストンロッド
４２ 制御弁
４６ 上方作動チャンバ
４８ 下方作動チャンバ
６２、７６ 圧縮弁組立体
６４、７４ 伸長弁組立体
１０６ 弁組立体
１０８ ソレノイド弁組立体
１１２ 第２リザーブチャンバ

Claims (8)

1. 作動チャンバ（４４）を形成する圧力チューブ（３０）と、
   該圧力チューブ（３０）内で摺動可能に配置されたピストン組立体（３２）とを有し、該ピストン組立体（３２）は、作動チャンバ（４４）を上方作動チャンバ（４６）と下方作動チャンバ（４８）とに分割し、
   圧力チューブ（３０）の回りに配置されたリザーブチューブ（３６）と、
   圧力チューブ（３０）とリザーブチューブ（３６）との間に配置された中間チューブ（４０）とを有し、該中間チューブ（４０）と圧力チューブ（３０）との間に中間チャンバ（８４）が形成され、
   中間チャンバ（８４）と下方流体チャンバ（８８）とを区画する第１シーリングリング（８２）と、
   前記第１シーリングリング（８２）の上方に配設され、中間チューブ（４０）とリザーブチューブ（３６）との間の領域を第１リザーブチャンバ（８６）と、中間チャンバ（８４）に連通する下方領域とに区画する第２シーリングリング（９０）とを有し、
   リザーブチューブ（３６）に取付けられた弁組立体（４２）を更に有し、該弁組立体（４２）は、前記下方領域を介して中間チャンバ（８４）に連通している単一の入口（９２）と、第１リザーブチャンバ（８６）に連通している第１出口（９４）と、下方流体チャンバ（８８）に連通している第２出口（９６）とを備え、前記入口（９２）は、圧縮ストローク及び伸長ストロークの双方の間に流体を受け入れ、
   前記弁組立体（４２）は円筒状ハウジング（１００、１０２、１０４）を有し、該ハウジング（１００、１０２、１０４）はハウジング軸線を形成し、前記リザーブチューブ（３６）はリザーブチューブ軸線を形成し、ハウジング軸線はリザーブチューブ軸線に対して平行であることを特徴とするショックアブソーバ。
2. 前記ハウジング軸線はリザーブチューブ軸線から間隔を隔てていることを特徴とする請求項１記載のショックアブソーバ。
3. 前記弁組立体（４２）は第２リザーブチャンバ（１１２）を形成していることを特徴とする請求項１記載のショックアブソーバ。
4. 前記弁組立体（４２）は、前記入口（９２）と第２リザーブチャンバ（１１２）との間に配置された可変弁（１０８）を有していることを特徴とする請求項３記載のショックアブソーバ。
5. 前記可変弁（１０８）は、前記入口（９２）と出口（９４、９６）との間に配置されていることを特徴とする請求項４記載のショックアブソーバ。
6. 前記弁組立体（４２）はソレノイド弁組立体（１０８）からなることを特徴とする請求項１記載のショックアブソーバ。
7. 前記弁組立体（４２）は、前記入口（９２）と出口（９４、９６）との間に配置された可変弁（１０８）からなることを特徴とする請求項１記載のショックアブソーバ。
8. 前記入口（９２）は、第１シーリングリング（８２）と第２シーリングリング（９０）との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載のショックアブソーバ。

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