JP6538150B2 - 周波数依存型受動弁を備えたショックアブソーバ - Google Patents

Description

本開示は、自動車に使用されるシステムなどのサスペンションシステムで使用するために適合された油圧ダンパまたはショックアブソーバに関する。より詳細には、本開示は、反発または圧縮行程において高周波数道路入力に関してより柔らかな減衰特性を提供する周波数依存型受動バルビングアセンブリを有する油圧ダンパに関する。

従来技術の油圧ダンパまたはショックアブソーバは、流体チャンバを画定するシリンダを含み、流体チャンバの中にはピストンが摺動可能に配置され、ピストンがシリンダの内側を上部および下部作動チャンバに分ける。ピストンロッドがピストンに接続され、シリンダの一端から延びる。第１バルビングシステムが、油圧ダンパの伸長または反発行程の間に減衰力を生成するために組み込まれ、第２バルビングシステムが、油圧ダンパの圧縮行程の間に減衰力を生成するために組み込まれる。

様々な種類の減衰力生成装置が、車両がその上を移動する道路からの入力の周波数に関連して所望の減衰力を生成するために開発されてきた。これらの周波数依存型選択的減衰装置は、高周波数道路入力に関してより柔らかな減衰特性を有する能力を提供する。これらのより柔らかな減衰特性は、望ましくない乱れから車両車体をより効果的に隔絶する。典型的にこれらの周波数依存型減衰装置は、油圧ダンパまたはショックアブソーバの伸長移動または反発移動の間だけ作動するが、油圧ダンパまたはショックアブソーバの伸長および反発移動の両方の間、作動するものもある。

油圧ダンパの継続的な開発は、油圧ダンパまたはショックアブソーバの伸長／反発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型減衰装置の開発を含む。

本開示は、油圧ダンパまたはショックアブソーバの反発または圧縮行程において柔らかな減衰を提供する周波数依存型油圧ダンパまたはショックアブソーバに関する技術を提供する。柔らかな減衰は、油圧ダンパまたはショックアブソーバの伸長／反発行程または圧縮行程の両方において高周波数道路入力に対して提供される。

本開示の適用可能性のさらなる領域は、以下に提供される詳細な記載から明らかになる。詳細な記載および特定の例は、本開示の好ましい実施形態を示す一方、単に説明を目的とし、本開示内容の範囲を制限するつもりはないことを理解されたい。

本開示は、詳細な記載および添付図面からより深く理解されるだろう。

図１は、本開示による周波数依存型減衰装置を組み込むショックアブソーバを使用する自動車の図である。 図２は、本開示による周波数依存型減衰装置を組み込むモノチューブショックアブソーバの側断面図である。 図３は、ショックアブソーバの反発または伸長行程の間に機能する周波数依存型減衰装置を組み込む図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側断面図である。 図４は、ショックアブソーバの伸長行程の間に機能しかつ反発バネを含む本開示の別の実施形態による周波数依存型装置を示す拡大側断面図である。 図５は、ショックアブソーバの圧縮行程の間に機能する周波数依存型装置を組み込む図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側断面図である。

好ましい実施形態の以下の記載は、本質的に単に例示的なものであり、本開示、その用途および使用を制限するつもりは一切ない。

いくつかの図全体を通して同様の参照番号が同様または対応する部品を指定する図面をここで参照すると、図１において、本開示による周波数依存型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組み込む車両が示され、全体的に参照番号１０によって指定されている。車両１０はリヤサスペンション１２と、フロントサスペンション１４と、車体１６とを含む。リヤサスペンション１２は、車両の後輪１８を動作可能に支持するように適合された横方向に延びるリヤアクスルアセンブリ（不図示）を有する。リヤアクスルアセンブリは、ショックアブソーバ２０の対と、らせんコイルスプリング２２の対とによって、車体１６に動作可能に接続される。同様に、フロントサスペンション１４は、車両の前輪２４を動作可能に支持する横方向に延びるフロントアクスルアセンブリ（不図示）を含む。フロントアクスルアセンブリは、ショックアブソーバ２６の第２の対と、らせんコイルスプリング２８の対とによって、車体１６に動作可能に接続される。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ヤサスペンション１２および１４）と、ばね上部分（すなわち車体１６）との相対運動を減衰する働きをする。車両１０は、フロントおよびリヤアクスルアセンブリを有する乗用車として示されているが、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／または独立したリヤサスペンションシステムを組み込む車両などの他の種類の車両でまたは他の種類の用途において使用されてもよい。さらに、本明細書で使用される際の用語「ショックアブソーバ」は、一般にダンパを指すように意図され、従ってマクファーソン（ＭａｃＰｈｅｒｓｏｎ）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がより詳細に示されている。図２はショックアブソーバ２０だけを示すが、ショックアブソーバ２６もショックアブソーバ２０に関して以下に記載されるピストンアセンブリを含むことを理解されたい。ショックアブソーバ２６は、車両１０のばね上部分およびばね下部分に接続されるように適合されているという点でショックアブソーバ２０と異なるだけである。ショックアブソーバ２０は圧力チューブ３０、ピストンアセンブリ３２およびピストンロッド３４を含む。

圧力チューブ３０は流体チャンバ４２を画定する。ピストンアセンブリ３２は圧力チューブ３０内に摺動可能に配置され、流体チャンバ４２を上部作動チャンバ４４と下部作動チャンバ４６とに分割する。シール４８がピストンアセンブリ３２と圧力チューブ３０との間に配置され、不当な摩擦力を生成することのない圧力チューブ３０に対するピストンアセンブリ３２の摺動運動と、下部作動チャンバ４６からの上部作動チャンバ４４の密閉とを許容する。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、上部作動チャンバ４４を通って、および圧力チューブ３０の上端部を閉鎖する上部エンドキャップ５０を通って延在する。シーリングシステム５２は上部エンドキャップ５０とピストンロッド３４との間の界面をシールする。ピストンアセンブリ３２と反対側のピストンロッド３４の端部は、車両１０のばね上部分またはばね下部分に固定されるように適合される。好ましい実施形態では、ピストンロッド３４は、車体１６に、または車両１０のばね上部分に固定される。圧力チューブ３０は流体で満たされ、車両のばね上部分またはばね下部分に取り付けるための取付具５４を含む。好ましい実施形態では、取付具５４は、車両のばね下部分に固定される。従って、車両のサスペンション運動は、圧力チューブ３０に対するピストンアセンブリ３２の伸長または圧縮運動を引き起こす。ピストンアセンブリ３２内の弁動作が、圧力チューブ３０内のピストンアセンブリ３２の運動の間、上部作動チャンバ４４と下部作動チャンバ４６との間の流体の移動を制御する。

ここで図３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、ピストン本体６０と、圧縮弁アセンブリ６２と、伸長または反発弁アセンブリ６４と、周波数依存型弁アセンブリ６６とを含む。ピストンロッド３４は、圧力チューブ３０内に配置されたピストンロッド３４の端部に位置付けられた低減された直径部分６８を含み、ピストンアセンブリ３２の構成要素を取り付けるためのショルダ７０を形成する。周波数依存型弁アセンブリ６６は、低減された直径部分６８に配置される。周波数依存型弁アセンブリ６６の反対側の端部は、ピストン支柱７２に取り付けられている。ピストン支柱７２は、ピストン本体６０、圧縮弁アセンブリ６２および伸長または反発弁アセンブリ６４を取り付けるためのショルダ７６を形成する、低減された直径部分７４を含む。ピストン本体６０は低減された直径部分７４に配置され、ここで圧縮弁アセンブリ６２はピストン本体６０とショルダ７６との間に配置され、反発弁アセンブリ６４はピストン本体６０とピストン支柱７２のねじ付き端部７８との間に配置される。保持ナット８０がねじ付き端部７８またはピストン支柱７２の低減された直径部分７４にねじ式にまたは摺動式に受け入れられ、ピストン本体６０、圧縮弁アセンブリ６２、および伸長または反発弁アセンブリ６４をピストン支柱７２に固定する。ピストン本体６０は複数の圧縮流路８２と複数の反発流路８４とを画定する。

圧縮弁アセンブリ６２は、圧縮弁プレート９０、弁ストッパ９２およびバネ９４を含む。弁プレート９０はピストン本体６０に隣接して配置され、複数の圧縮流路８２をカバーする。弁ストッパ９２は隣接ショルダ７６に配置され、バネ９４は弁プレート９０と弁ストッパ９２との間に配置され、弁プレート９０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の圧縮行程の間、流体圧力は、圧縮流路８２を介して弁プレート９０に適用される流体圧力がバネ９４によって提供される負荷に打ち勝つまで、下部作動チャンバ４６内に蓄積する。弁プレート９０はピストン本体６０から離れて移動し、バネ９４を圧縮し、圧縮流路８２を開放し、流体が、下部作動チャンバ４６から、上部作動チャンバ４４へ、図５の矢印９６に示されるように流れることを許容する。

反発弁アセンブリ６４は、１つまたは複数の弁プレート９８、バネ座面１００およびバネ１０２を含む。弁プレート９８はピストン本体６０に隣接して配置され、複数の反発流路８４をカバーする。バネ座面１００は弁プレート９８のすぐ隣に配置される。バネ１０２はバネ座面１００と保持ナット８０との間に配置され、バネ座面１００を弁プレート９８に、および弁プレート９８をピストン本体６０に付勢する。保持ナット８０は、ピストン支柱７２のねじ付き端部７８にねじ係合され、弁プレート９８をピストン本体６０に対して保持し、バネ１０２およびバネ座面１００を使用して反発流路８４を閉鎖する。ショックアブソーバ２０の伸長行程の間、流体圧力は、反発流路８４を介して弁プレート９８に適用される流体圧力がバネ１０２によって提供される負荷に打ち勝つまで、上部作動チャンバ４４内に蓄積する。弁プレート９８はピストン本体６０から離れて移動し、バネ１０２を圧縮し、反発流路８４を開放し、流体が、上部作動チャンバ４４から、下部作動チャンバ４６へ、図３の矢印１０４に示されるように流れることを許容する。

ここで図３を参照すると、周波数依存型弁アセンブリ６６が示されている。周波数依存型弁アセンブリ６６は、反発（伸長）においてのみ周波数依存型減衰を提供する。図５は、圧縮においてのみ周波数依存型減衰を提供する、ショックアブソーバ２０用の周波数依存型弁アセンブリ２６６を示す。周波数依存型弁アセンブリ６６は、ハウジングアセンブリ１１０と、スプール弁アセンブリ１１２とを含む。ハウジングアセンブリ１１０は、上部ハウジング１１４と、下部ハウジング１１６とを含む。上部ハウジング１１４は、ピストンロッド３４の端部にねじ式にまたは他の方法で取り付けられる。下部ハウジング１１６は、一端で上部ハウジング１１４にねじ式にまたは他の方法で取り付けられ、他端でピストン支柱７２にねじ式にまたは他の方法で取り付けられる。

スプール弁アセンブリ１１２は、端部ストッパ１２０と、スプール１２２と、弁本体１２４と、弁座プレート１２６と、接合部１２８と、ディスクパック１３０とを含む。スプール１２２は、ハウジングアセンブリ１１０によって画定された流体キャビティ１３２内に配置される。スプール１２２は、弁本体１２４およびハウジングアセンブリ１１０の両方の中に摺動可能に配置される。

弁本体１２４は、溶接によってまたは当該技術分野で知られる他の手段によってハウジングアセンブリ１１０にしっかりと固定される。弁座プレート１２６は、スプール１２２のシャフト１３４が弁本体１２４を通って延びて弁座プレート１２６と接触するように、弁本体１２４に隣接して配置される。接合部１２８は、スプール１２２と反対の弁座プレート１２６の側に配置される。ディスクパック１３０は、接合部１２８と直接接触する１つまたは複数のディスク１３６と、１つまたは複数のディスク１３６が保持器を用いて取り付けられるディスクハウジング１３８とを含む。

図３は、ショックアブソーバ２０の反発（伸長）行程の間の流体流れを示す。反発（伸長）行程の間、上部作動チャンバ４４内のおよび反発流路８４内の流体圧力は、バネ１０２が圧縮され弁プレート９８がピストン本体６０から完全に持ち上げられ矢印８６によって示されるように反発流路８４を完全に開放する地点まで弁プレート９８に対する付勢負荷が増大するまで、増大する。反発弁アセンブリ６４は、確定的な減衰特性を有する受動的な弁アセンブリである。

反発（伸長）行程の開始時、反発弁アセンブリ６４が開放する前、流体は、ピストン本体６０、圧縮弁アセンブリ６２および反発弁アセンブリ６４を迂回する、矢印１５０によって示されたバイパス流体流路を通って流れる。流路１５０は上部作動チャンバ４４から下部ハウジング１１６の半径方向流路１５２、スプール１２２の軸方向流路１５４、および弁座プレート１２６の軸方向通路１５６を通り、ハウジング１１０および接合部１２８によって画定されるバイパスチャンバ１５８へ延びる。流路１５０はディスクパック１３０の１つまたは複数のディスク１３６の周囲を進み、ディスクハウジング１３８を通り、軸方向流路１６０へ入り、ピストン支柱７２を通り、下部作動チャンバ４６へ、進む。

休止位置において、スプール１２２は端部ストッパ１２０と接触し、端部ストッパ１２０はハウジングアセンブリ１１０と接触する。スプール１２２のシャフト１３４は弁座プレート１２６と接触し、弁座プレート１２６は接合部１２８と接触する。ディスクパック１３０はバネとして働き、接合部１２８に、弁座プレート１２６に対する負荷を予め与える。この位置において、弁本体１２４の逆止弁１７０は閉鎖される。

反発（伸長）移動の間、流路１５０は、下部ハウジング１１６を通って延びる半径方向流路１５２を介して周波数依存型弁アセンブリ６６に入る。流体流れは、スプール１２２とピストンロッド３４との間でハウジングアセンブリ１１０内に配置されたチャンバ１７２を加圧し、その結果、作動力が弁座プレート１２６の方向においてスプール１２２にかけられる。弁本体１２４の逆止弁１７０は閉鎖されたままであり、スプール１２２の反対側のチャンバ１７４内の流体は、逆止弁１７０と弁本体１２４との間に配置された調整可能オリフィス１７６を通して排出される。これは矢印１８０を用いて示されている。

低周波数反発（伸長）移動の間、スプール１２２と弁本体１２４との間のチャンバ１７４内の流体を押し出すのに十分な時間があり、それにより、弁座プレート１２６と接合部１２８との間の予負荷がスプール１２２のシャフト１３４による弁座プレート１２６および接合部１２８の移動により増大されるようにスプール１２２が移動できる。軸方向流路１５４および１５６からの流体圧力により弁座プレート１２６と接合部１２８との間に同時に作用する負荷が、接合部１２８を弁座プレート１２６から分離できず、閉鎖された弁をもたらすように予負荷は増大される。従って、上部作動チャンバ４４から下部作動チャンバ４６への流れ１５０はない、というのも、スプール１２２のシャフト１３４は弁座プレート１２６上に配置されたままだからである。従って、低周波数減衰特性は、反発弁アセンブリ６４によって生成される元の受動的減衰と同じである。

高周波数反発（伸長）移動の間、スプール１２２と弁本体１２４との間のチャンバ１７４内の流体を押し出す十分な時間はない。このシナリオにおいて、スプール１２２のシャフト１３４は、弁座プレート１２６を移動できず、弁座プレート１２６と接合部１２８との間の予負荷は増大されない。同時に、軸方向流路１５４および１５６を通って流れる流体圧力は接合部１２８に作用し、この流体圧力は接合部１２８を弁座プレート１２６から分離可能であり、その結果、上部作動チャンバ４４から下部作動チャンバ４６への流体流れ１５０がもたらされる。この流体流れは反発減衰の低下を引き起こす。従って、スプール１２２、弁本体１２４、弁座プレート１２６、接合部１２８、およびディスクパック１３０は、バイパス弁アセンブリとして機能し、流体流れ１５０を許容する。

負荷周波数および高周波数の間の中間周波数での反発（伸長）移動の間、スプール１２２と弁本体１２４との間の流体の一部のみが、オリフィス１７６を介して押し出され、その結果、弁座プレート１２６と接合部１２８との間の予負荷のより少ない増大がもたらされる。このより少ない予負荷は、流体流れ１５０をなお許容するが、より少ない量であり、これはより少ない反発減衰の低下をもたらす。

ここで図４を参照すると、本開示の別の実施形態によるピストンアセンブリ２３２が示されている。ピストンアセンブリ２３２は、反発バネ２５０の追加を除いてピストンアセンブリ３２と同じである。図４に示されるように、ハウジングアセンブリ１１０の下部ハウジング１１６は、局所的に増大された直径である下部バネ座面２５２を設けられ、これは、下部ハウジング１１６の機械加工された部分である、または溶接によってまたは当該技術分野で知られる他の手段によって下部ハウジング１１６に固定された別個の部分である。反発バネ２５０が下部バネ座面２５２と上部バネ座面２５４との間に延在する。上部バネ座面２５４はピストンロッド３４および／またはハウジングアセンブリ１１０に摺動式に受け入れられ、反発バネ２５０をピストンロッド３４および／またはハウジングアセンブリ１１０と整列するように動作する。周波数依存型弁アセンブリ６６の使用と、反発バネ２５０の使用との組み合わせは、車両の快適さおよびローリングの改善を可能にする。ピストンアセンブリ３２に関連付けられる周波数依存型弁アセンブリ６６に関して上に記載した作動、機能および流体流れは、ピストンアセンブリ２３２の場合と同じである。

ここで図５を参照すると、本開示の別の実施形態によるピストンアセンブリ３３２が示されている。上に記載されるピストンアセンブリ３２は、周波数依存型弁アセンブリ６６が反発（伸長）行程の間だけ作動するように配置された周波数依存型弁アセンブリ６６を有する。ピストンアセンブリ３３２は、周波数依存型弁アセンブリ６６が圧縮行程の間だけ作動するように反転されていることを除きピストンアセンブリ３２と同じである。

上に記載されるピストンアセンブリ３２において、バイパス流れ１５０は、上部作動チャンバ４４から半径方向流路１５２を通りチャンバ１７２へ、チャンバ１７２から軸方向流路１５４および１５６を通りバイパスチャンバ１５８へ移動する。流れ経路１５０は、ディスクパック１３０の１つまたは複数のディスク１３６の周囲を進み、ディスクハウジング１３８を通り、ピストン支柱７２の軸方向流路１６０へ、そして下部作動チャンバ４６へ進む。この流れは反発（伸長）行程の間に生じる。図５に示されるように、周波数依存型弁アセンブリ６６は、圧縮行程の間に作動すべきとき、１８０°回転される。チャンバ１７２は半径方向流路１５２を介して上部作動チャンバ４４ともはや直接連通しない。チャンバ１７２は、ピストン支柱７２の軸方向流路１６０を介して下部作動チャンバ４６と直接連通する。

圧縮行程の間、バイパス流れ１５０は、下部作動チャンバ４６からピストン支柱７２の軸方向流路１６０を通り、チャンバ１７２へ、チャンバ１７２から軸方向流路１５４および１５６を通り、バイパスチャンバ１５８へ移動する。流れ経路１５０は、ディスクパック１３０の１つまたは複数のディスク１３６の周囲を進み、ディスクハウジング１３８を通り、および半径方向流路１５２を通り、上部作動チャンバ４４へ進む。ピストンアセンブリ３２に関して上に記載される周波数依存型弁アセンブリの作動および機能は、ピストンアセンブリ３３２と同じであるが、ピストンアセンブリ３３２の周波数依存型弁アセンブリ６６を通る流れは、反発（伸長）行程ではなく圧縮行程の間に生じる。

本明細書の記載は本質的に単に例示的なものであり、従って、本発明の要旨から逸脱しない変形が本発明の範囲内にあることが意図される。そのような変形は本発明の趣旨および範囲からの逸脱として考えられるべきでない。

Claims (11)

1. ショックアブソーバであって、
   流体チャンバを画定する圧力チューブと、
   前記圧力チューブ内に配置されたピストンアセンブリであって、前記流体チャンバを上部作動チャンバと下部作動チャンバとに分割するピストンアセンブリと、
   前記圧力チューブから突き出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型弁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、流体キャビティを画定するハウジングと、
   前記流体キャビティ内に配置されたスプール弁アセンブリであって、スプールおよび開放時に上部作動チャンバと下部作動チャンバとを連通するバイパス弁アセンブリを含むスプール弁アセンブリと
   を含む周波数依存型弁アセンブリとを含み、
   前記流体キャビティ内の前記スプールの移動が、前記バイパス弁アセンブリを開放するために必要な流体圧力の量を制御する、
   ショックアブソーバ。
2. 前記周波数依存型弁アセンブリが、前記上部作動チャンバから前記下部作動チャンバへの流体流れを制御する、請求項１に記載のショックアブソーバ。
3. 前記周波数依存型弁アセンブリが、前記下部作動チャンバから前記上部作動チャンバへの流体流れを制御する、請求項１に記載のショックアブソーバ。
4. 前記ハウジングが、前記下部作動チャンバと前記流体キャビティとの間に延びる流路を画定するピストン支柱に取り付けられる、請求項１に記載のショックアブソーバ。
5. 前記スプールが、前記上部作動チャンバと直接流体連通する流路を画定する、請求項１に記載のショックアブソーバ。
6. 前記スプールが、前記下部作動チャンバと直接流体連通する流路を画定する、請求項１に記載のショックアブソーバ。
7. 前記バイパス弁アセンブリが、接合部および弁座プレートを含み、前記周波数依存型弁アセンブリがさらに、前記接合部を付勢して前記弁座プレートと係合させる付勢部材を含み、バイパスチャンバが前記接合部と前記弁座プレートとによって画定される、請求項１に記載のショックアブソーバ。
8. 前記スプールが、前記バイパスチャンバと流体連通する流路を画定する、請求項７に記載のショックアブソーバ。
9. 前記スプールによって画定された前記流路が、前記下部作動チャンバと直接連通する、請求項８に記載のショックアブソーバ。
10. 前記スプールによって画定された前記流路が、前記上部作動チャンバと直接連通する、請求項８に記載のショックアブソーバ。
11. 前記スプールが、前記バイパス弁アセンブリと直接流体連通する流路を画定する、請求項１に記載のショックアブソーバ。

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