JP6486366B2 - 周波数依存パッシブバルブを備えるショックアブソーバ - Google Patents

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Description

本開示は、サスペンションシステム、例えば自動車用システムで使用されるようになされた油圧ダンパまたはショックアブソーバに関する。より詳しくは、本開示は伸びおよび縮み行程中に高周波数の路面入力で、より柔らかい減衰特性を提供する周波数依存パッシブバルブシステムを有する油圧ダンパに関する。
従来の先行技術による油圧ダンパまたはショックアブソーバは、作動室を画定し、作動室内に摺動可能に設置されたピストンを有するシリンダを含み、ピストンはシリンダの内部を上側および下側作動室に分割する。ピストンロッドがピストンに接続され、シリンダの一方の端から外へと延びる。第一のバルブシステムが、油圧ダンパの伸長、すなわち伸び行程中に減衰力を発生させるために組み込まれ、第二のバルブシステムが、油圧ダンパの圧縮行程中に減衰力を発生させるために組み込まれている。
車両が走行する路面からの入力の周波数に関して所望の減衰力を発生させるために、さまざまな種類の減衰力発生装置が開発されてきた。これらの周波数依存の選択的減衰装置は、より高周波数の路面入力で、より柔らかい減衰特性を有することができるようにする。これらの、より柔らかい減衰特性は、望ましくない外乱から車体をより有効に分離する。一般に、これらの周波数依存減衰装置は油圧ダンパまたはショックアブソーバの伸長、すなわち伸び移動中にのみ動作する。
油圧ダンパの継続的な開発の中で、油圧ダンパまたはショックアブソーバの伸長/伸び移動または圧縮移動における機能を改善する周波数依存減衰装置も開発されている。
本開示は、油圧ダンパまたはショックアブソーバの伸びまたは圧縮行程中に柔らかい減衰を提供する周波数依存油圧ダンパまたはショックアブソーバを当技術分野に提供する。柔らかい減衰は、油圧ダンパまたはショックアブソーバの伸展/伸び行程または圧縮行程中に、より高周波数の路面入力に対して提供される。
本開示の他の応用分野は、以下に提供する詳細な説明から明らかとなるであろう。詳細な説明および具体的な例は、本開示の好ましい実施形態を示しているが、例示を目的としているにすぎず、本開示の範囲を限定するものではないと理解するべきである。
本開示は、詳細な説明および添付の図面から、よりよく理解できるであろう。
本開示による周波数依存減衰装置を搭載したショックアブソーバを使用する自動車を示す。 本開示による周波数依存減衰装置の何れか1つを搭載した単筒式ショックアブソーバの断面側面図である。 ショックアブソーバの圧縮行程中に機能する周波数依存減衰装置を組み込んでいる間の、図1に示されるショックアブソーバのピストンアセンブリを示す拡大断面側面図である。 ショックアブソーバの伸長行程中に機能する周波数依存減衰装置を組み込んでいる間の、図1に示されるショックアブソーバのピストンアセンブリを示す拡大断面側面図である。 ショックアブソーバの伸長行程中に機能する、本開示の他の実施形態による周波数依存装置を示す拡大断面側面図である。
好ましい実施形態の以下の説明は単に例示的な性質であり、本開示、その応用、または使用を一切限定するものではない。
ここで図面を参照するが、複数の図を通じて、同様の参照番号は同様の、または対応する部品を指しており、図1には、本開示による周波数依存ショックアブソーバを有するサスペンションシステムを搭載した車両が示され、これは概して参照番号10で指示されている。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、車体16と、を含む。リアサスペンション12は、車両の後輪18を動作的に支持するようになされた、横方向に延びるリアアクスルアセンブリ(図示せず)を有する。リアアクスルアセンブリは、1対のショックアブソーバ20および1対のらせんコイルばね22によって車体16に動作的に接続される。同様に、フロントサスペンション14は、車両の前輪24を動作的に支持するための、横方向に延びるフロントアクスルアセンブリ(図示せず)を含む。フロントアクスルアセンブリは、第二の対のショックアブソーバ26および1対のらせんコイルばね28によって車体16に動作的に接続される。ショックアブソーバ20および26は、車両10のばね下部分(すなわち、それぞれフロントおよびリアサスペンション12および14)とばね上部分(すなわち、車体16)の相対運動を減衰する役割を果たす。車両10はフロントおよびリアアクスルアセンブリを有する乗用車として描かれているが、ショックアブソーバ20および26は、独立したフロントおよび/または独立したリアサスペンションシステムを搭載した車両等、他の種類の車両にも、または他の種類の用途にも使用されてよい。さらに、本明細書で使用されている「ショックアブソーバ」という用語は、ダンパ全般を指すものであり、それゆえ、マクファーソンストラットを含む。
ここで、図2を参照すると、ショックアブソーバ20がより詳しく示されている。図2はショックアブソーバ20だけを示しているが、当然のことながら、ショックアブソーバ26もまた、ショックアブソーバ20に関して後述するピストンアセンブリを含む。ショックアブソーバ26のショックアブソーバ20との唯一の相違は、車両10のばね上およびばね下部分に接続される方法である。ショックアブソーバ20は、圧力管30と、ピストンアセンブリ32と、ピストンロッド34と、を含む。
圧力管30は、流体室42を画定する。ピストンアセンブリ32は、圧力管30内に摺動可能に設置され、流体室42を上側作動室44と下側作動室46とに分割する。シール48がピストンアセンブリ32と圧力管30との間に設置されて、ピストンアセンブリ32が圧力管30に関して、過度の摩擦力を発生させずに摺動できるのと同時に、上側作動室44を下側作動室46から密閉できるようにする。ピストンロッド34は、ピストンアセンブリ32に取り付けられ、上側作動室44を通り、また、圧力管30の上端を閉鎖する上側エンドキャップ50を通って延びる。シーリングシステム52は、上側エンドキャップ50とピストンロッド34との間の接合部を密閉する。ピストンロッド34の、ピストンアセンブリ32と反対の端は、車両10のばね上部分に固定されるようになされている。好ましい実施形態において、ピストンロッド34は車体16、すなわち車両10のばね上部分に固定される。圧力管30には流体が満たされ、それは車両のばね下部分に取り付けるための取り付け具54を含む。好ましい実施形態において、取り付け具54は車両のばね下部分に固定される。それゆえ、車両のサスペンションの移動によって、ピストンアセンブリ32は圧力管30に関して伸長または圧縮移動する。ピストンアセンブリ32内のバルブ動作は、ピストンアセンブリ32が圧力管30内で移動している間に上側作動室44と下側作動室46との間の流体の移動を制御する。
ここで、図3および4を参照すると、ピストンアセンブリ32は、ピストンロッド34に取り付けられて、ピストン本体60と、圧縮バルブアセンブリ62と、伸長、すなわち伸びバルブアセンブリ64と、図3に示される周波数依存バルブアセンブリ66または図4に示される周波数依存バルブアセンブリ266と、を含む。ピストンロッド34は、ピストンロッド34の、圧力管30内に設置された端にある小径部分68を含み、ピストンアセンブリ32の残りの構成要素を取り付けるための肩部70を形成する。ピストン本体60は小径部分68の上にあり、圧縮バルブアセンブリ62はピストン本体60と肩部70との間にあり、伸びバルブアセンブリ64はピストン本体60とピストンロッド34のねじ切り端72との間にある。保持ナット74は、ピストンロッド34のねじ切り端72または小径部分68にねじ式またはスライド式に受けられて、ピストン本体60、圧縮バルブアセンブリ62、および伸長、すなわち伸びバルブアセンブリ64をピストンロッド34に固定する。ピストン本体60は、複数の圧縮流路76および複数の伸び流路78を画定する。
圧縮バルブアセンブリ62は、圧縮バルブプレート80と、バルブストップ82と、ばね84と、を含む。バルブプレート80は、ピストン本体60の付近に設置されて、複数の圧縮流路76を覆う。バルブストップ82は肩部70の付近に設置され、ばね84はバルブプレート80とバルブストップ82との間に設置されて、バルブプレート80をピストン本体60に対して付勢する。ショックアブソーバ20の圧縮行程中、下側作動室46内で流体圧力が発生し、最終的に、圧縮流路76を通じてバルブプレート80に加えられる流体圧力がばね84によって提供される負荷に打ち勝つ。バルブプレート80はピストン本体60から遠ざかるように移動し、ばね84を圧縮して圧縮流路76を開き、図3の矢印86により示されるように、流体が下側作動室46から上側作動室44へと流れる。
伸びバルブアセンブリ64は、1つまたは複数のバルブプレート88と、ばね受け90と、ばね92と、を含む。バルブプレート88は、ピストン本体60に隣接して設置され、複数の伸び流路78を覆う。ばね受け90は、バルブプレート88に直接隣接して設置される。ばね92は、ばね受け90と保持ナット74との間に設置されて、ばね受け90をバルブプレート88に対して、またバルブプレート88をピストン本体60に対して付勢する。保持ナット74は、ピストンロッド34のねじ切り端72にねじ込まれて、バルブプレート88をピストン本体60に当てて保持し、ばね92およびばね受け90を使って伸び流路78を閉じる。ショックアブソーバ20の伸長行程中に、上側作動室44で流体圧力が発生し、最終的に、伸び流路78を通じてバルブプレート88に加えられる流体圧力がばね92により提供される負荷に打ち勝つ。バルブプレート88は、ピストン本体60から遠ざかるように移動し、ばね92を圧縮して、伸び流路78を開き、図4において矢印94により示されるように、流体が上側作動室44から下側作動室46へと流れる。
ここで、図3を参照すると、周波数依存バルブアセンブリ66が示されている。周波数依存バルブアセンブリ66は、圧縮時のみ周波数依存減衰を提供する。図4は、伸び(伸長)時のみの周波数依存減衰を提供するショックアブソーバ20のための周波数依存バルブアセンブリ266を示している。周波数依存バルブアセンブリ66は、筐体アセンブリ110と、スプールバルブアセンブリ112と、を含む。筐体アセンブリ110は、上側筐体114と、下側筐体116と、を含む。上側筐体114は、ピストンロッド34の端にねじ式またはその他の方法で取り付けられる。下側筐体116は、上側筐体114にねじ式またはその他の方法で取り付けられる。
スプールバルブアセンブリ112は、スプールバルブ120と、チェックバルブ122と、界面部材124と、バイパスバルブアセンブリを形成する複数のバルブディスク126と、保持ナット128と、ばね受け130と、ばね132と、を含む。スプールバルブ120が、筐体アセンブリ110により画定される流体空洞134内に設置される。チェックバルブ122は、バルブシート136と、バルブプレート138と、を含む。スプールバルブ120は、バルブシート136と筐体アセンブリ110との両方の中に摺動可能に設置される。
界面部材124は、スプールバルブ120に対向して設置される。複数のバルブディスク126は、界面部材124に対向して設置される。保持ナット128が界面部材124にねじ式またはその他の方法で受けられ、複数のバルブディスク126を界面部材124上に保持する。ばね受け130は、複数のバルブディスク126に対向して設置され、ばね132が筐体アセンブリ110とばね受け130との間に設置されて、ばね受け130が複数のバルブディスク126に対して、および複数のバルブディスク126を界面部材124に対して付勢する。
図3は、ショックアブソーバ20の圧縮行程中の流体流を示している。圧縮行程中、下側作動室46内および圧縮流路76内の流体圧力が上昇し、バルブプレート80への付勢負荷が、ばね84が圧縮される点まで増大して、最終的に、バルブプレート80がピストン本体60から完全に出るように持ち上がり、矢印86により示されるように圧縮流路76を全開にする。圧縮バルブアセンブリ62は、硬い減衰特性を有するパッシブバルブアセンブリである。
圧縮行程が始まる際、圧縮バルブアセンブリ62が開く前は、流体がピストン本体60、圧縮バルブアセンブリ62、および伸びバルブアセンブリ64をバイパスする、矢印200により示されるバイパス流路を通って流れる。流路200は、下側作動室46からスプールバルブ120内の軸方向の通路140を通って、界面部材124および複数のバルブディスク126により画定されるバイパス室144へと延びる。流路200は、複数のバルブディスク126の周囲から、どちらもピストンロッド34を通る軸方向の流体通路146および半径方向の通路148へと進む。高周波数の運動中、スプールバルブ120は短い距離だけ移動する。この小さい移動から、ばね132により生成される前負荷は小さく、バイパス室144内の流体圧力は複数のバルブディスク126を容易に反らし、矢印200により示される流れを発生させ、これは、どちらもピストンロッド34を通って上側作動室44へと延びる軸方向の通路146および半径方向の通路148を通る流れを示している。低周波数の運動中、スプールバルブ120は大きい距離を移動することができる。この、より大きい移動は、界面部材124、複数のバルブディスク126、およびばね受け130を移動させる。この移動によってばね132が圧縮され、ばね132により生成される前負荷と、複数のバルブディスク126を界面部材124から分離するために必要な流体圧力が増大する。ばね132により生成される負荷が大きくなるにつれ、矢印200で示される流れが減少し、ショックアブソーバ20について、初期の柔らかい減衰状態から硬い減衰状態へとスムーズに移行する。スプールバルブ120の移動により流体流200がゆっくりと閉じることで、スムーズな移行が提供される。矢印202は、圧縮行程中、スプールバルブ120の移動中に流体空洞134から出る流体の流れを示している。流体は、流体空洞134からバルブシート136内の調整可能開口部150を通り、軸方向の通路146に入り、これが上側作動室44に続く半径方向の通路148へと続く。チェックバルブ122は、圧縮行程中のスプールバルブ120のこの移動中は閉じたままであり、伸び行程中に開いて、上側作動室44からの流体が半径方向の通路148および軸方向の通路146を通って流体空洞134へと戻ることができる。
ここで、図4を参照すると、周波数依存バルブアセンブリ266が示されている。周波数依存バルブアセンブリ266は、伸び中だけ、周波数依存減衰を提供する。周波数依存バルブアセンブリ266は、筐体アセンブリ310と、スプールバルブアセンブリ312と、を含む。筐体アセンブリ310は、上側筐体314と、下側筐体316と、を含む。上側筐体314は、ピストンロッド34の端にねじ式またはその他の方法で取り付けられる。下側筐体316は、上側筐体314にねじ式またはその他の方法で取り付けられる。
スプールバルブアセンブリ312は、スプールバルブ320と、チェックバルブ322と、界面部材324と、バイパスバルブアセンブリを形成する複数のバルブディスク326と、保持ナット328と、ばね受け330と、ばね332と、を含む。スプールバルブ320は、筐体アセンブリ310により画定される流体空洞334内に設置される。チェックバルブ322は、バルブシート336と、バルブプレート338と、を含む。スプールバルブ320は、バルブシート336と筐体アセンブリ310との両方の中に摺動可能に設置される。バルブシート336は、下側筐体316によって上側筐体314にしっかりと取り付けられる。
界面部材324は、スプールバルブ320に対向して設置される。複数のバルブディスク326は、界面部材324に対向して設置される。保持ナット328は、界面部材324の上にねじ式またはその他の方法で受けられて、複数のバルブディスク326を界面部材324の上に保持する。ばね受け330は、複数のバルブディスク326に対向して設置され、ばね332が筐体アセンブリ310とばね受け330との間に設置され、ばね受け330を複数のバルブディスク326に対して、および複数のバルブディスク326を界面部材324に対して付勢する。
図4は、ショックアブソーバ20の伸び行程中の流体流を示している。伸び行程中、上側作動室44内および伸び流路78内の流体圧力が上昇し、バルブプレート88への付勢負荷が、ばね92が圧縮される点まで増大して、最終的に、バルブプレート88がピストン本体60から完全に出るように持ち上がり、矢印94により示されるように伸び流路78を全開にする。伸びバルブアセンブリ64は、硬い減衰特性を有するパッシブバルブアセンブリである。
伸び行程が始まる際、伸びバルブアセンブリ64が開く前は、流体がピストン本体60、圧縮バルブアセンブリ62、および伸びバルブアセンブリ64をバイパスする、矢印300により示される流路を通って流れる。流路300は、上側作動室44から、どちらもピストンロッド34を通って延びる半径方向の通路148および軸方向の通路146を通り、スプールバルブ320内の軸方向の通路340を通って、界面部材324および複数のバルブディスク326により画定されるバイパス室344へと延びる。流路300は、複数のバルブディスク326の周囲から、下側筐体316の中の開口部を通り、下側作動室46へと進む。高周波数の運動中、スプールバルブ320は短い距離だけ移動する。この小さい移動から、ばね332により生成される前負荷は小さく、バイパス室344内の流体圧力は複数のバルブディスク326を容易に反らし、矢印300により示される流れを発生させ、これは、下側筐体316を通って延びる開口部を流れる。低周波数の運動中、スプールバルブ320は大きい距離を移動することができる。この、より大きい移動は、界面部材324、複数のバルブディスク326、およびばね受け330を移動させる。この、より大きい移動によってばね332が圧縮され、ばね332により生成される前負荷と、複数のバルブディスク326を界面部材324から分離するために必要な流体圧力が増大する。ばね332により生成される負荷が大きくなるにつれ、矢印300で示される流れが減少し、ショックアブソーバ20について、初期の柔らかい減衰状態から硬い減衰状態へとスムーズに移行する。スプールバルブ320の移動により流体流300がゆっくりと閉じることで、スムーズな移行が提供される。矢印302は、伸び行程中、スプールバルブ320の移動中に流体空洞334から出る流体の流れを示している。流体は、流体空洞334からバルブシート336内の調整可能開口部350を通り、下側作動室46へと流れる。チェックバルブ322は、伸び行程中のスプールバルブ320のこの移動中は閉じたままであり、圧縮行程中に開いて、流体が下側作動室46から流体空洞334へと戻ることができる。
ここで、図5を参照すると、本発明の他の実施形態による周波数依存バルブアセンブリ366が示されている。周波数依存バルブアセンブリ366は、図5に示される依存バルブアセンブリ266の直接的な代替である。周波数依存バルブアセンブリ366は、伸び/伸長時にのみ周波数依存減衰を提供する。周波数依存バルブアセンブリ366は、筐体アセンブリ410と、スプールバルブアセンブリ412と、を含む。筐体アセンブリ410は、上側筐体414と、下側筐体416と、を含む。上側筐体414は、ピストンロッド34の端にねじ式またはその他の方法で取り付けられる。下側筐体416は、上側筐体414にねじ式またはその他の方法で取り付けられる。
スプールバルブアセンブリ412は、スプールバルブ420と、チェックバルブ422と、界面部材424と、バルブ本体426と、1つまたは複数のシムディスク428と、ばね432と、を含む。スプールバルブ420は、筐体アセンブリ410により画定される流体空洞434内に設置される。チェックバルブ422は、バルブシート436と、バルブプレート438と、を含む。スプールバルブ420は、バルブシート436と筐体アセンブリ410との両方の中に摺動可能に設置される。バルブシート436は、上側筐体414にしっかりと取り付けられる。界面部材424は、スプールバルブ420に対向して設置される。バルブシート436は、界面部材424に対向して設置される。ばね432が下側筐体416とバルブ本体426との間に設置され、バルブ本体426を界面部材424に対して付勢する。1つまたは複数のシムディスクは、ばね432の付勢負荷を制御する。界面部材424、バルブ本体426、およびばね432はバイパスバルブアセンブリを形成する。
図5は、ショックアブソーバ20の伸び行程中の流体流を示している。伸び行程中、上側作動室44内および伸び流路78内の流体圧力が上昇し、バルブプレート88への付勢負荷が、ばね92が圧縮される点まで増大して、最終的に、バルブプレート88がピストン本体60から完全に出るように持ち上がり、矢印94により示されるように伸び流路78を全開にする。伸びバルブアセンブリ64は、硬い減衰特性を有するパッシブバルブアセンブリである。
伸び行程が始まる際、伸びバルブアセンブリ64が開く前は、流体がピストン本体60、圧縮バルブアセンブリ62、および伸びバルブアセンブリ64をバイパスする、矢印500により示される流路を通って流れる。流路500は、上側作動室44から、どちらもピストンロッド34を通って延びる半径方向の通路148および軸方向の通路146を通り、スプールバルブ420内の軸方向の通路440を通り、界面部材424およびバルブ本体426により画定されるバイパス室444へと延びる。流路500は、バルブ本体426の周囲から、下側筐体416の中の少なくとも1つの開口部を通り、下側作動室46へと進む。高周波数の運動中、スプールバルブ420は短い距離だけ移動する。この小さい移動から、ばね432により生成される前負荷は小さく、バイパス室444内の流体圧力はバルブ本体426を界面部材424から容易に分離して、矢印500により示される流れを発生させ、これは、下側筐体416を通って延びる1つまたは複数の開口部を流れる。低周波数の運動中、スプールバルブ420は大きい距離を移動することができる。この、より大きい移動は、界面部材424およびバルブ本体426を移動させる。この、より大きい移動によってばね432が圧縮され、ばね432により生成される前負荷と、バルブ本体426を界面部材424から分離するために必要な流体圧力が増大する。ばね432により生成される負荷が大きくなるにつれ、矢印500で示される流れが減少し、ショックアブソーバ20について、初期の柔らかい減衰状態から硬い減衰状態へとスムーズに移行する。スプールバルブ420の移動により流体流500がゆっくりと閉じることで、スムーズな移行が提供される。矢印502は、伸び行程中、スプールバルブ420の移動中に流体空洞434から出る流体の流れを示している。流体は、流体空洞434からバルブプレート438内の調整可能開口部550を通り、下側作動室46へと流れる。チェックバルブ422は、伸び行程中のスプールバルブ420のこの移動中は閉じたままであり、圧縮行程中に開いて、流体が下側作動室46から流体空洞434へと戻ることができる。
本発明の説明は、単に例示する性質のものであり、それゆえ、本発明の概要から逸脱しない変更形態は本発明の範囲以内に含められるものとする。かかる変更形態は、本発明の趣旨および範囲からの逸脱とはみなされないものとする。

Claims (6)

  1. 流体室を画定する圧力管と、
    前記圧力管内に設置されたピストンアセンブリであって、前記流体室を上側作動室と下側作動室とに分割し、伸長または圧縮移動し、前記上側作動室と前記下側作動室との間の流体の移動を制御するピストンアセンブリと、
    前記圧力管から外に上側に突出するピストンロッドであって、前記ピストンアセンブリが取り付けられており、軸方向の第1通路を形成する内穴が設けられ、前記第1通路は、前記ピストンロッドの長さの一部にわたり前記ピストンロッドを通って延び、前記上側作動室を流体空洞に連通すると共に、流体バイパス流路の一部として機能し、前記流体バイパス流路は、前記上側作動室を前記下側作動室に連通するピストンロッドと、
    前記ピストンロッドに取り付けられた周波数依存バルブアセンブリであって、
    前記ピストンロッドに取り付けられた筐体であって、前記流体空洞を画定する筐体と、
    前記流体空洞内に設置されたスプールバルブアセンブリであって、スプールバルブと、バイパスバルブアセンブリと、を含み、前記スプールバルブは前記ピストンロッドの軸方向に移動可能であり、前記スプールバルブは軸方向の第2通路を含み、前記第2通路は、前記流体バイパス流路の別の一部として機能するように、前記ピストンロッドの前記第1通路およびバイパス室と直接流体連通している、スプールバルブアセンブリと、
    を含む周波数依存バルブアセンブリと、
    を含むショックアブソーバであって、
    前記ピストンロッドの移動に応じた前記流体空洞内の前記スプールバルブの移動が、ばねを圧縮することによって、前記バイパスバルブアセンブリを開くのに必要な流体圧力の量を変更し、
    前記バイパスバルブアセンブリは、界面部材と、バルブディスクと、前記バルブディスクを前記界面部材と係合するように付勢する前記ばねとを含み、前記バイパス室が前記界面部材と前記バルブディスクとによって画定されるショックアブソーバ。
  2. 前記周波数依存バルブアセンブリが、前記上側作動室から前記下側作動室への流体流を制御する、請求項1に記載のショックアブソーバ。
  3. 前記周波数依存バルブアセンブリが、前記下側作動室から前記上側作動室への流体流を制御する、請求項1に記載のショックアブソーバ。
  4. 前記ピストンロッドが、前記上側作動室と前記流体空洞との間に延びる前記第1通路を画定する、請求項1に記載のショックアブソーバ。
  5. 前記スプールバルブは、前記上側作動室と直接流体連通する前記第2通路を画定する、請求項1に記載のショックアブソーバ。
  6. 前記スプールバルブは、前記下側作動室と間接流体連通する前記第2通路を画定する、請求項1に記載のショックアブソーバ。
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