JP5775328B2 - 油圧緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、油圧緩衝器に関する。

例えば、減衰力発生機構をシリンダの外側に配置するサスペンションのうち、ユニフロー型油圧緩衝器においては、縮み行程時にピストンロッドがシリンダ内に侵入した分の油液が、第２シリンダから減衰力発生機構を経由してシリンダと外筒との間に形成されたリザーバへ流れるものが知られている。このような油圧緩衝器では、縮み行程時に減衰力発生機構を通過した油液は、外筒に形成された連通路からリザーバへ流入するが、ピストン速度が高速になり連通路からリザーバへ流入する油液の流速が高速になると、その流れが壁面から剥離して噴流になり、その結果、リザーバ内の油液に気泡が発生し、キャビテーションによって安定した減衰力が得られなくおそれがある。

特開平９−２６４３６４号公報

そこで、上記特許文献１記載の発明では、リザーバ内における連通路の上方に設けられたバッフルプレートによって、連通路からリザーバへ流入する油液の流速を緩やかに低下させて、噴流の発生を防ぐことにより、リザーバ内の油液に気泡が発生するのを抑止している。しかしながら、バッフルプレートは独立した部品（シリンダ及び外筒とは別体の部品）であるため、製造コストが増加する。また、バッフルプレートが追加されることで組み付け性が悪化するため、工数が増加して生産性が低下する。

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、製造コストの増加及び生産性の低下を引き起こすことなく、シリンダ又は外筒に形成された連通路からリザーバへ流入する油液に気泡が発生することを効果的に抑止することが可能な油圧緩衝器を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明の油圧緩衝器は、内部に油液が充填されるシリンダと、前記シリンダの外周に設けられる外筒と、前記シリンダと前記外筒との間に形成され油液及びガスが封入されるリザーバと、前記シリンダ内に摺動可能に挿嵌され、前記シリンダ内を２つのシリンダ室に分画するピストンと、一端が前記ピストンに連結されて他端が前記シリンダ及び前記外筒の外部へ突出されるピストンロッドと、前記シリンダ及び前記外筒の一端に設けられるロッドガイドとを備える油圧緩衝器であって、前記リザーバの油液中に直接油液を流し、前記シリンダ又は前記外筒に形成され、径方向に延びた穴のみからなる連通路を設け、前記ロッドガイドは、前記連通路のリザーバ側の開口に対向する位置まで軸線方向へ延ばされた延出部を有し、該延出部は前記連通路から前記リザーバへ流入する油液の噴流を拡散させることを特徴とする。

本発明によれば、製造コストの増加及び生産性の低下を引き起こすことなく、シリンダ又は外筒に形成された連通路からリザーバへ流入する油液に気泡が発生することを効果的に抑止することが可能な油圧緩衝器を提供することができる。

第１実施形態の油圧緩衝器の軸平面断面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 第２実施形態の油圧緩衝器の軸平面断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ断面図である。 第３実施形態の油圧緩衝器の軸平面断面図である。 図５におけるＣ−Ｃ断面図である。 第４実施形態の油圧緩衝器の軸平面断面図である。 図７におけるＤ−Ｄ断面図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、第１実施形態では、鉄道車両のセミアクティブサスペンションに使用されるユニフロー型油圧緩衝器１Ａに適用した場合を説明するが、適用をこれに限定することを意図していない。
図１及び図２に示されるように、油圧緩衝器１Ａは、シリンダ２の外側に外筒３が設けられた二重筒構造になっており、シリンダ２と外筒３との間にはリザーバ４が形成されている。シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に挿嵌されており、このピストン５によってシリンダ２内が図１における左側の第１シリンダ室２Ａと図１における右側の第２シリンダ室２Ｂとの２つのシリンダ室に分画されている。

図１に示されるように、ピストン５には、ピストンロッド６の一端（図１における右側の端部）が連結されており、ピストンロッド６の他端（図１における左側の端部）側は、第１シリンダ室２Ａを通って、シリンダ２及び外筒３の開口側（図１における左側）の端部（一端）に装着されたロッドガイド７に挿通されてシリンダ２の外部へ延びている。シリンダ２の他方の端部（図１における右側の端部）には、第２シリンダ室２Ｂとリザーバ４とを分画するベースバルブ８が設けられている。そして、シリンダ２内には油液が封入されており、リザーバ４内には油液及びガスが封入されている。

ピストン５には、シリンダ室２Ａ，２Ｂ間を連通させる油路９及びこの油路９の第２シリンダ室２Ｂ側から第１シリンダ室２Ａ側への油液の流通のみを許容する逆止弁１０が設けられている。また、ベースバルブ８には、第２シリンダ室２Ｂとリザーバ４とを連通させる油路１１及びこの油路１１のリザーバ４側から第２シリンダ室２Ｂ側への油液の流通のみを許容する逆止弁１２が設けられている。

シリンダ２の外周には、略円筒状の通路部材１３が嵌合されている。通路部材１３の内周面１３ｂには、周方向へ延びて軸線方向（図１における左右方向）に間隔をあけて配置された２つの環状溝（符号省略）が形成されている。これにより、図１における左側の環状溝とシリンダ２の外周面２ａとの間には、環状油路１５が形成される。また、図１における右側の環状溝とシリンダ２の外周面２ａとの間には、環状油路１８が形成される。環状油路１５は、シリンダ２の側壁に設けられた油路１６を介して第１シリンダ室２Ａに連通されている。また、環状油路１８は、シリンダ２の側壁に設けられた油路１９を介して第２シリンダ室２Ｂに連通されている。

外筒３と通路部材１３とは、各々、環状油路１５，１８に連通される接続管２１，２２によって接続されている。外筒３の外周面３ａには、減衰力発生機構２４が取り付けられている。また、外筒３には、ロッドガイド７が取り付けられている側（図１における左側）に、リザーバ４と減衰力発生機構２４とを連通させる連通路２３が設けられている。そして、油路１６、環状油路１５、接続管２１、減衰力発生機構２４、接続管２２、環状油路１８及び油路１９によって、第１シリンダ室２Ａと第２シリンダ室２Ｂとが連通される第１油液通路が構成されている。また、油路１９、環状油路１８、接続管２２、減衰力発生機構２４及び連通路２３によって、第２シリンダ室２Ｂとリザーバ４とが連通される第２油液通路が構成されている。なお、減衰力発生機構２４は、伸び側減衰弁及び縮み側減衰弁を内蔵する先行技術（例えば、上記特許文献１参照）がそのまま適用されており、ここでは、説明を簡潔にするため、減衰力発生機構２４の詳細な説明を省く。

通常、ロッドガイド７の軸線方向長さは、図１に示されるL0であるが、第１実施形態の油圧緩衝器１Ａでは、ロッドガイド７が、軸線方向ベース（図１における右方向）側へL1だけ延ばされている。言い換えると、ロッドガイド７は、外筒３に形成された連通路２３のリザーバ４側の開口に対向する位置まで、軸線方向へ延ばされている。なお、ロッドガイド７の軸線方向へ延ばされた図１における軸線方向長さがL1の部分を延出部２５、また、図１における軸線方向長さがL0の部分（本来の部分）をロッドガイドの本体部と各々定義する。

ロッドガイド７は、延出部２５の半径が本体部の半径に対してR1だけ小さく設定されている。言い換えると、ロッドガイド７は、延出部２５の外周面２５ａと外筒３の内周面３ｂ及び連通路２３のリザーバ４側の開口とが、径方向（図１における上下方向）にR1の間隔をあけて対向するように形成されている。これにより、ロッドガイド７には、延出部２５を軸線に向けて径方向へ凹ませる（縮径させる）ことで形成された環状の段部２６が設けられる。

次に、第１実施形態の作用を説明する。
油圧緩衝器１の伸び行程時には、ピストン５の移動に伴い、ピストン５の逆止弁１０が閉じて第１シリンダ室２Ａ内の油液が加圧される。これにより、油液は、油路１６、環状油路１５、接続管２１を通って減衰力発生機構２４へ流れ、さらに、接続管２２、環状油路１８及び油路１９を通って第２シリンダ室２Ｂへ流れる。そして、ピストンロッド６がシリンダ２内から退出した分の油液が、リザーバ４からベースバルブ８の逆止弁１２を通過して第２シリンダ室２Ｂへ流れる。

また、油圧緩衝器１の縮み行程時には、ピストン５の移動に伴いピストン５の逆止弁１０が開いて、第２シリンダ室２Ｂの油液が、油路９を通って第１シリンダ室２Ａに直に流れる。その結果、２つのシリンダ室２Ａ，２Ｂ間の圧力が略同一となり、接続管２１，２２間（減衰力発生機構２４内部）では油液の流れが生じない。他方、ピストンロッド６のシリンダ２内への侵入によって、ベースバルブ８の逆止弁１２が閉じてシリンダ２内の油液が加圧される。これにより、ピストンロッド６が侵入した分の油液が、第２シリンダ室２Ｂから油路１９、環状油路１８および接続管２２を通って減衰力発生機構２４へ流れ、さらに、連通路２３を通過してリザーバ４へ流れる。

そして、第１実施形態では、ロッドガイド７を軸線方向へ延ばして延出部２５を形成し、連通路２３のリザーバ４側の開口をロッドガイド７の延出部２５の外周面２５ａにR1の間隔をあけて対向させたことにより、延出部２５は、噴流を拡散させるバッフル壁（或いはバッフルプレート）と同等に作用する。すなわち、縮み行程において連通路２３からリザーバ４へ流入する油液は、連通路２３のリザーバ４側の開口正面の壁（延出部２５の外周面２５ａ、段部２６の壁ともいえる）に衝突し、図１及び図２に示されるように、大別して、延出部２５の外周面２５ａに沿う流れと延出部２５の端面２５ｂ側に回り込む流れとが生じて、拡散により速度が低下する。さらに、延出部２５の外周面２５ａに沿う流れFL1及び延出部２５の端面２５ｂ側に回り込む流れFL2は、各々、大別して、図２における時計回り方向（左方向）へ向う方向と反時計回り方向（右方向）へ向う方向に生じる。

したがって、第１実施形態の油圧緩衝器１Ａによれば、噴流を拡散させることで連通路２３からリザーバ４へ流入する油液の流速が緩やかに低下し、油液の流れが壁面から剥離し難くくなり、噴流による渦の発生が抑止される。これにより、渦が生じることによる気泡の発生やリザーバ４内気体の巻き込みによる気泡の発生、及び油液中へのガスの溶け込みが抑止され、キャビテーション及びエアレーションを防止して安定した減衰力を得ることが可能になる。
また、バッフルプレート等の、連通路２３からリザーバ４へ流入する油液を衝突させるための部品（衝突部材）を廃止することができる。これにより、製造コスト及び当該部品を取り付けるための工数を削減することができる。また、油圧緩衝器１の組み付け性が向上し、生産性を高めることができる。さらに、部品（衝突部材）の破損や脱落に起因する不具合が解消され、装置の信頼性を高めることができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と同一又は相当の構成には、同一の名称及び符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第１実施形態と重複する説明を省く。
前述したように、第１実施形態では、ロッドガイド７を軸線方向へ延ばして延出部２５を形成するとともに、この延出部２５を軸線に向けて径方向へ均一に凹ませて（縮径させて）環状の段部２６を形成し、縮み行程時に連通路２３からリザーバ４へ流入する油液を延出部２５の外周面２５ａ（段部２６の壁）に衝突させることにより、連通路２３からリザーバ４へ流入する油液の流速を低下させるように油圧緩衝器１Ａを構成した。これに対し、第２実施形態の油圧緩衝器１Ｂでは、ロッドガイド７に環状の段部２６を形成する代わりに、図３及び図４に示されるように、延長部２５に、連通路２３のリザーバ４側の開口に臨む溝部２８を設けて構成した。

図４に示されるように、溝部２８は、延出部２５の端面２５ｂに対して軸線方向（図３における左右方向）へL1の長さを有している。また、溝部２８は、連通路２３のリザーバ４側の開口に対向する面が、半内円筒面によって形成されている。そして、第２実施形態では、この溝部２８が、バッフル壁（或いはバッフルプレート）と同等に作用する。すなわち、縮み行程において連通路２３からリザーバ４へ流入する油液は、連通路２３のリザーバ４側の開口正面の溝部２８の壁に衝突して、図３に示されるように、流れの方向が軸線方向（図３における右方向）へ転換される。

これにより、連通路２３からリザーバ４へ流入した油液の速度が低下し、油液の流れが壁面から剥離し難くくなり、噴流による渦の発生が抑止される。その結果、渦が生じることによる気泡の発生及び油液中へのガスの溶け込みが抑止され、キャビテーション及びエアレーションを防止して安定した減衰力を得ることが可能になる。そして、第２実施形態の油圧緩衝器１Ｂにおいては、前述した第１実施形態の油圧緩衝器１Ａと同等の作用効果を得ることができる。なお、第２実施形態では、延長部２５に、連通路２３のリザーバ４側の開口に臨む溝部２８を設ける構成としたが、それに限らず、ロッドガイド７の延長部の側面から中心側に向けて第１の孔を開け、該第１の孔の中心側と貫通するように、ロッドガイド７の軸線方向に第２の孔を開けるようにしてもよい。さらに、ロッドガイド７の延長部側面からロッドガイド７のリザーバ４との対向面に向けて斜めに通路を加工により形成してもよい。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第１及び第２実施形態と同一又は相当の構成には、同一の名称及び符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第１及び第２実施形態と重複する説明を省く。
前述したように、第１実施形態では、外筒３に、リザーバ４と減衰力発生機構２４とを連通させる連通路２３が設けられており、ロッドガイド７を軸線方向へ延ばして延出部２５を形成するとともに、この延出部２５を軸線に向けて径方向へ均一に凹ませて（縮径させて）環状の段部２６を形成し、縮み行程時に連通路２３からリザーバ４へ流入する油液を延出部２５の外周面２５ａ（段部２６の壁）に衝突させることにより、連通路２３からリザーバ４へ流入する油液の流速を低下させるように油圧緩衝器１Ａが構成されている。

これに対し、第３実施形態は、シリンダ２に、第１シリンダ室２Ａとリザーバ４とを連通させる連通路２３が設けられており、ロッドガイド７の外周部のみを軸線方向（図５における右方向）へ延ばして環状の延出部２５を形成するように油圧緩衝器１Ｃを構成したものである。言い換えると、第３実施形態では、延出部２５が、第１実施形態における段部２６が設けられている部分（環状の空間部分）に設けられ、且つ、第１実施形態における延出部２５が形成されている部分が空間になっている。そして、第３実施形態における環状の延出部２５は、噴流を拡散させるバッフル壁（或いはバッフルプレート）と同等に作用する。

すなわち、第３実施形態では、伸び行程において連通路２３からリザーバ４へ流入する油液は、連通路２３のリザーバ４側の開口正面の延出部２５の壁（延出部２５の内周面２５ｃ）に衝突し、図５及び図６に示されるように、大別して、延出部２５の内周面２５ｃに沿う流れFL1と延出部２５の端面２５ｂ側に回り込む流れFL2とが生じて速度が低下する。さらに、延出部２５の内周面２５ｃに沿う流れFL1及び延出部２５の端面２５ｂ側に回り込む流れFL2は、各々、大別して、図６における時計回り方向（左方向）へ向う方向と反時計回り方向（右方向）へ向う方向に生じる。そして、第３実施形態の油圧緩衝器１Ｃにおいては、前述した第１及び第２実施形態の油圧緩衝器１Ａ及び１Ｂと同等の作用効果を得ることができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第１乃至第３実施形態と同一又は相当の構成には、同一の名称及び符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第１乃至第３実施形態と重複する説明を省く。
前述したように、第３実施形態では、ロッドガイド７の外周部のみを軸線方向へ延ばして環状の延出部２５を形成し、伸び行程時に連通路２３からリザーバ４へ流入する油液を延出部２５の内周面２５ｃに衝突させて、連通路２３からリザーバ４へ流入する油液の流速を低下させるように油圧緩衝器１Ｃを構成した。これに対し、第４実施形態では、ロッドガイド７のリザーバ４に臨む部分を軸線方向へ延ばして環状の延出部２５を形成し、この延長部２５の内周部に、連通路２３のリザーバ４側の開口に臨む溝部２８を設けて油圧緩衝器１Ｄを構成した。

そして、第４実施形態では、この溝部２８が、バッフル壁（或いはバッフルプレート）と同等に作用する。すなわち、伸び行程において連通路２３からリザーバ４へ流入する油液は、連通路２３のリザーバ４側の開口正面の溝部２８の壁に衝突し、図７に示されるように、流れの方向が軸線方向（図７における右方向）へ転換される。これにより、連通路２３からリザーバ４へ流入した油液の速度が低下し、油液の流れが壁面から剥離し難くくなり、噴流による渦の発生が抑止される。その結果、第４実施形態の油圧緩衝器１Ｄにおいては、前述した第１乃至第３実施形態の油圧緩衝器１Ａ乃至Ｃと同等の作用効果を得ることができる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 油圧緩衝器、２ シリンダ（２ａ 外周面、２ｂ 内周面、２Ａ 第１シリンダ室、２Ｂ 第２シリンダ室）、３ 外筒（３ａ 外周面、２ｂ 内周面）、４ リザーバ、５ ピストン、６ ピストンロッド、７ ロッドガイド、２３ 連通路、２４ 減衰力発生機構、２５ 延出部（２５ａ 外周面、２５ｂ 端面、２５ｃ 内周面）、２６ 段部、２８ 溝部

Claims (2)

1. 内部に油液が充填されるシリンダと、前記シリンダの外周に設けられる外筒と、前記シリンダと前記外筒との間に形成され油液及びガスが封入されるリザーバと、前記シリンダ内に摺動可能に挿嵌され、前記シリンダ内を２つのシリンダ室に分画するピストンと、一端が前記ピストンに連結されて他端が前記シリンダ及び前記外筒の外部へ突出されるピストンロッドと、前記シリンダ及び前記外筒の一端に設けられるロッドガイドとを備える油圧緩衝器であって、
   前記リザーバの油液中に直接油液を流し、前記シリンダ又は前記外筒に形成され、径方向に延びた穴のみからなる連通路を設け、
   前記ロッドガイドは、前記連通路のリザーバ側の開口に対向する位置まで軸線方向へ延ばされた延出部を有し、該延出部は前記連通路から前記リザーバへ流入する油液の噴流を拡散させることを特徴とする油圧緩衝器。
2. 前記外筒の外周面には減衰力発生機構が設けられ、
   前記連通路は、前記外筒に形成され、前記リザーバと前記減衰力発生機構とを連通させ、
   前記延出部は、前記連通路のリザーバ側の開口に対してシリンダ径方向へ凹ませて形成した段部又は溝部を有することを特徴とする請求項１記載の油圧緩衝器。