JP6997592B2

JP6997592B2 - 緩衝器

Info

Publication number: JP6997592B2
Application number: JP2017212918A
Authority: JP
Inventors: 雄亮古田; 俊廣森; 泰徳小林; 哲夫荒畑
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2022-01-17
Anticipated expiration: 2037-11-02
Also published as: JP2019086041A; CN111051728A; WO2019087830A1

Description

本発明は、緩衝器に関する。

近年、乗り心地の更なる向上や車高調整を目的として懸架ばねをエアばねとするエアサスペンションが実用化されており、このようなエアサスペンションでは、たとえば、緩衝器本体周りにエア室を設けて緩衝器本体とエアばねとを一体化した緩衝器が広く採用されるに到っている。

エアばねは、緩衝器本体におけるロッドに装着される筒状のエアチャンバと、緩衝器本体におけるシリンダに装着される筒状のピストンパイプと、ピストンパイプとエアチャンバに架け渡されるローリングダイヤフラムとを備えて、エア室を形成している。そして、エアばねは、緩衝器本体の伸縮に伴って、エアチャンバ内にピストンパイプが出入りしてエア室の容積を変化させ、エア室の容積に応じて緩衝器本体を伸長方向に附勢する弾発力を発揮する。

つまり、このように構成された緩衝器は、緩衝器本体が収縮するとエアばねが容積を減少させてエア室内の圧力を高めて前記弾発力を強めるので、車体を弾性支持する懸架ばねとして機能する（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１２７６８４号公報

エアばねのばね定数はエア室の容積に反比例するため、エアばねは、緩衝器本体の伸縮量に対して非線形な弾発力を発揮し、エア室の容積が小さくなると非常に大きな弾発力を発揮する。よって、緩衝器本体が最収縮するとエア室の容積が最小となるが、この最小容積が小さいとエアばねは非常に大きな弾発力を発揮するようになるので、車両における乗心地を損なってしまう。

以上より、エアばねにおけるエア室の最小容積をできるだけ大きく確保して容積変化を少なくすれば、エアばねの非線形な特性が出現しにくく、温度変化に対しても寛容となって、車両における乗心地を良好なものとできる。しかしながら、エア室の容積確保のために単純にエアチャンバやピストンパイプを大型化すると緩衝器の外径が大型化してしまい車両への搭載性が悪化し、車両へ搭載できなくなってしまう恐れがある。

そこで、本発明は、車両への搭載性を損なわずにエアばねにおけるエア室の容積を確保して車両における乗心地を向上できる緩衝器の提供を目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明の緩衝器は、ロッドとロッドが出入りするアウターシェルとを有して伸縮可能な緩衝器本体と、エア室を有して緩衝器本体を伸長方向へ附勢するエアばねとを備え、エアばねが緩衝器本体におけるロッドに連結される筒状のエアチャンバと、アウターシェルの外周に装着される環状の取付部材と、筒状であって取付部材の外周に装着されるピストンパイプと、エアチャンバとピストンパイプとに架け渡されるローリングダイヤフラムと、中空であって取付部材に接続されるとともに取付部材に設けられた接続孔を介して内部がピストンパイプ内に連通されるサブチャンバとを有して構成されている。このように構成された緩衝器は、ピストンパイプをアウターシェルに取付ける取付部材にサブチャンバが接続されているので、エアチャンバおよびピストンパイプを回避した位置にサブチャンバを設置できる。よって、外径が大きなエアチャンバとピストンパイプを回避する位置にエア室の容積に寄与するサブチャンバを設置できるから、緩衝器の大型化を回避しつつもエア室の容積を確保できる。

また、緩衝器本体を車両における車体と車輪の車軸との間に介装するにあたってサブチャンバを緩衝器本体の径方向で緩衝器本体に対して車輪とは反対側に配置してもよい。このようにすると、車輪にサブチャンバが干渉しないので、緩衝器本体を可能な限り車輪に接近させて配置でき、緩衝器が減衰力を発揮しやすくなって車体の振動を効果的に抑制できる。

さらに、緩衝器本体を車両における車体と車輪の車軸との間にアウターシェルをロッドに対して下方にして介装するにあたって、筒状のサブチャンバをピストンパイプよりも下方であって、かつ、アウターシェルの径方向の側方であってアウターシェルの軸方向に対して平行に配置するようにしてもよく、このようにすると、緩衝器本体の周囲であって緩衝器の外径の大型化を回避できる位置にサブチャンバを設置でき、緩衝器の無用な大型化も回避できる。

また、サブチャンバが取付部材に固定的に支持される場合、サブチャンバを緩衝器本体以外の別所へ固定するための取付具が不要となるので、緩衝器が安価となるとともに車両への付け外しも容易となる。

さらに、サブチャンバは、エアチャンバに常時連通しているので、エア室の容積を大きくできる。

本発明の緩衝器によれば、車両への搭載性を損なわずにエアばねにおけるエア室の容積を確保して車両における乗心地を向上できる。

本発明の一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。本発明の一実施の形態における緩衝器を車両の車体と車輪との間に介装した状態を示した図である。本発明の一実施の形態の第一変形例における緩衝器の側面図である。

以下、図に示した一実施の形態に基づいて本発明について説明する。一実施の形態における緩衝器Ｄは、ロッド２とロッド２が出入りするアウターシェル３とを有して伸縮可能な緩衝器本体１と、エア室Ｇを有して緩衝器本体１を伸長方向へ附勢するエアばねＳとを備えている。

この緩衝器Ｄは、アウターシェル３の図１中下端を図示しない車両の車軸へ連結し、ロッド２を図示しない車両の車体へ連結して、車体と車軸との間に介装できるようになっている。そして、緩衝器Ｄは、ロッド２とアウターシェル３との軸方向の相対移動、つまり、伸縮によって緩衝器本体１が減衰力を発揮し車体振動を抑制する。

エアばねＳは、緩衝器本体１におけるロッド２に連結される筒状のエアチャンバ４と、アウターシェル３の外周に装着される環状の取付部材５と、筒状であって取付部材５の外周に装着されるピストンパイプ６と、エアチャンバ４とピストンパイプ６とに架け渡されるローリングダイヤフラム７と、中空であって取付部材５に接続されるとともに内部がピストンパイプ６内に連通されるサブチャンバ８とを備えて構成されている。そして、緩衝器本体１の外周にエアチャンバ４、取付部材５、ピストンパイプ６、ローリングダイヤフラム７およびサブチャンバ８で区画されたエア室Ｇが形成されており、このエア室Ｇ内に気体が充填されている。

エアばねＳは、緩衝器本体１が伸縮すると、エアチャンバ４内に対してピストンパイプ６が出入りしてエア室Ｇの容積が変化して内部圧力が変動し、エア室Ｇ内の圧力に応じて緩衝器本体１を伸長方向へ附勢する弾発力を発揮する。よって、緩衝器Ｄが車体と車軸との間に介装されると、エアばねＳは、緩衝器本体１に並列される懸架ばねとして機能する。なお、緩衝器Ｄの使用形態は、車両の車体と車軸との間に介装される使用形態に限られない。

以下、各部について詳細に説明する。緩衝器本体１は、本例では複筒型とされており、図示はしないが、アウターシェル３内に収容されるシリンダと、シリンダ内に移動可能に収容されるとともにロッド２に連結されるピストンと、シリンダ内にピストンで区画した二つの作動液体が充填される部屋と、シリンダとアウターシェル３との間に形成されるリザーバ室とを備えており、伸縮する際に減衰力を発揮するようになっている。なお、緩衝器本体１は、複筒型とされる他、単筒型とされてもよく、単筒型に設定される場合にはアウターシェル３内にピストンを摺動自在に挿入してアウターシェル内に二つの作動液体が充填される部屋を設ければよい。

そして、アウターシェル３の外周には、環状の取付部材５が設けられている。取付部材５は、図１に示すように、環状であって図１中上方となるエアチャンバ４側へ向かうほど拡径しており、上端外周にピストンパイプ６が嵌合される環状凹部でなる嵌合部５ａを備えている。また、取付部材５は、嵌合部５ａより下方の一部における肉厚が厚くした肉厚部５ｂと、肉厚部５ｂを貫通する接続孔５ｃとを備えている。そして、取付部材５は、内径が最小となる下端内周をアウターシェル３の外周に嵌合させており、下端とアウターシェル３の外周との空隙を開先として溶接によってアウターシェル３に装着されている。また、取付部材５は、嵌合部５ａの外周に二つの環状溝５ｄ，５ｄを備えており、環状溝５ｄ，５ｄには、それぞれシールリング９，９が装着されている。

ピストンパイプ６は、筒状であって、アウターシェル３との間に所定の空間が形成されている。ピストンパイプ６は、図１に示すように、先端となる下端が取付部材５の嵌合部５ａへ嵌合されており、下端内周をシールリング９，９に密着させている。よって、取付部材５とピストンパイプ６との間は、シールリング９，９によって気密に封止されている。

そして、このようにピストンパイプ６を取付部材５に装着すると、取付部材５がアウターシェル３に固定されており、シールリング９，９がピストンパイプ６によって縮径されてピストンパイプ６に密着しているので、ピストンパイプ６は、アウターシェル３に対して抜けも回転も阻止される。

戻って、ロッド２には、筒状であって内径がピストンパイプ６の外径より大径のエアチャンバ４が取り付けられている。したがって、緩衝器本体１が伸縮する際に、エアチャンバ４は、ピストンパイプ６の基端となる上端の出入りを許容している。

ローリングダイヤフラム７は、筒状であってその図１中下端となる一端７ａが内側に折り返された状態でピストンパイプ６の図１中上端外周に固定バンド１０によって緊迫されて固定され、他端７ｂがエアチャンバ４の外周に固定バンド１２によって緊迫されて固定されている。また、エアチャンバ４の下端には、ローリングダイヤフラム７の外周から筒状のカバー１１が装着されている。

サブチャンバ８は、取付部材５の肉厚部５ｂに取付けられている。具体的には、サブチャンバ８は、取付部材５に取付けられるキャップ１３と、キャップ１３の図１中下方に取付けられる筒状の胴１４と、胴１４の図１中下端を閉塞する底板１５とを備えている。本例では、取付部材５における肉厚部５ｂにおける側面は、平面となっていて、サブチャンバ８は、肉厚部５ｂに取付けられる。具体的には、キャップ１３は、図１中上方側面に取付部材５の肉厚部５ｂの側面に沿うように側部に平面１３ａを有しており、この平面１３ａから下端に通じる通路１３ｂを備えており、取付部材５の肉厚部５ｂに取付けられると接続孔５ｃと通路１３ｂとが連通される。このように、キャップ１３と、キャップ１３の下端に装着される胴１４と、胴１４の下端に装着される底板１５とで、サブチャンバ８が構成されており、サブチャンバ８の内部には接続孔５ｃを介してピストンパイプ６内に連通される中空部１６が形成されている。そして、サブチャンバ８は、取付部材５に取付けられるとピストンパイプ６より下方であってアウターシェル３の側方に平行に配置される。なお、取付部材５へのサブチャンバ８の固定にあたって、溶接によってもよいし、取付部材５とサブチャンバ８とに雄螺子と雌螺子を設けて螺子締結してもよいし、取付部材５に螺子孔を設けてサブチャンバ８をボルトによって締結してもよい。

このようにエアばねＳを構成すると、エアチャンバ４、取付部材５、ピストンパイプ６およびローリングダイヤフラム７とで緩衝器本体１の外周に仕切られる空間Ｒが中空部１６に連通される。このように、サブチャンバ８は、エアチャンバ４に常時連通しており、エア室Ｇの容積は、空間Ｒの容積にサブチャンバ８における中空部１６の容積を加算したものとなる。サブチャンバ８がエアチャンバ４に常時連通しているので、エア室Ｇの容積を大きくできる。

なお、本例では、取付部材５の肉厚部５ｂにおける接続孔５ｃの開口の周囲にはこれを取り囲むとともにキャップ１３の平面１３ａに密着するシールリング１７が装着されており、取付部材５とキャップ１３との間が気密に封止されている。シールリング１７は、取付部材５ではなくキャップ１３に装着されてもよい。

このように構成された緩衝器Ｄは、緩衝器本体１が伸縮すると、エアチャンバ４に対してピストンパイプ６が遠近する。緩衝器本体１が伸縮に伴って、ローリングダイヤフラム７は、カバー１１によってガイドされて折り返し位置を変化させて、エアチャンバ４とピストンパイプ６の相対移動を許容して、エア室Ｇ内の容積を変化させる。よって、緩衝器Ｄが伸縮するとエア室Ｇ内の容積が変化し、エアばねＳは、エア室Ｇの容積変化に応じて緩衝器本体１を伸長方向に附勢する弾発力を発揮する。

そして、本発明の緩衝器Ｄは、ロッド２とロッド２が出入りするアウターシェル３とを有して伸縮可能な緩衝器本体１と、エア室Ｇを有して緩衝器本体１を伸長方向へ附勢するエアばねＳとを備え、エアばねＳが緩衝器本体１におけるロッド２に連結される筒状のエアチャンバ４と、アウターシェル３の外周に装着される環状の取付部材５と、筒状であって取付部材５の外周に装着されるピストンパイプ６と、エアチャンバ４とピストンパイプ６とに架け渡されるローリングダイヤフラム７と、中空であって取付部材５に接続されるとともに内部がピストンパイプ６内に連通されるサブチャンバ８とを有して構成されている。

このように構成された緩衝器Ｄは、ピストンパイプ６をアウターシェル３に取付ける取付部材５にサブチャンバ８が接続されているので、エアチャンバ４およびピストンパイプ６を回避した位置にサブチャンバ８を設置できる。よって、外径が大きなエアチャンバ４とピストンパイプ６を回避する位置にエア室Ｇの容積に寄与するサブチャンバ８を設置できるから、緩衝器Ｄの大型化を回避しつつもエア室Ｇの容積を確保できる。緩衝器本体１が伸縮すると空間Ｒの容積は変化するが、サブチャンバ８の中空部１６の容積は変化しないので、サブチャンバ８の設置によってエア室Ｇの最小容積を大きくできる。そのため、本発明の緩衝器Ｄは、エアばねＳの非線形な特性が出現しにくくなって車両における乗心地を向上させ得る。以上より、本発明の緩衝器Ｄによれば、車両への搭載性を損なわずにエアばねＳにおけるエア室Ｇの容積を確保して、車両における乗心地を向上できる。

また、図２に示すように、緩衝器Ｄを車両の車体Ｂと車輪Ｗとの間に介装する際に、サブチャンバ８を緩衝器本体１に対して車輪Ｗとは反対側に配置するとよい。つまり、緩衝器本体１の図２中で車輪側の端を通る仮想線Ｖよりもサブチャンバ８を車体Ｂ側に配置するとよい。このようにすると、車輪Ｗにサブチャンバ８が干渉しないので、緩衝器本体１を可能な限り車輪Ｗに接近させて配置できる。そうすると、車輪Ｗの図２中上下方向の変位に対する緩衝器本体１の伸縮量を大きく確保できるので、緩衝器Ｄが減衰力を発揮しやすくなって車体Ｂの振動を効果的に抑制できる。なお、本例では、緩衝器Ｄの下端であるアウターシェル３を車両の車輪Ｗに連結する際に、アウターシェル３の下端に設けたナックルブラケットＮを用いているが、車両が採用するサスペンション形式に適するブラケットを適宜選択して用いればよい。

さらに、本例の緩衝器Ｄでは、サブチャンバ８が取付部材５に取付けられるとピストンパイプ６よりも下方であってアウターシェル３の側方に平行に配置されるので、緩衝器本体１の周囲であって緩衝器Ｄの外径の大型化を回避できる位置にサブチャンバ８を設置できる。また、緩衝器本体１が減衰力を変更可能であって減衰力調整部がアウターシェル３の下端側部に突出するような構造を採用していても、ピストンパイプ６より下方のアウターシェル３の周囲には減衰力調整部を避け得るスペースがあるので、サブチャンバ８を容易に設置できる。また、サブチャンバ８がアウターシェル３に対して平行配置されるから、緩衝器Ｄの無用な大型化も回避できる。

なお、本例では、サブチャンバ８が取付部材５に固定的に支持されているが、サブチャンバ８を別所に固定して、図３に示すように、取付部材５とサブチャンバ８とをホースＨで接続して、サブチャンバ８の中空部１６を空間Ｒに連通させてもよい。サブチャンバ８が取付部材５に固定的に支持される場合、サブチャンバ８を緩衝器本体１以外の別所へ固定するための取付具が不要となるので、緩衝器Ｄが安価となるとともに車両への付け外しも容易となる利点がある。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

１・・・緩衝器本体、２・・・ロッド、３・・・アウターシェル、４・・・エアチャンバ、５・・・取付部材、６・・・ピストンパイプ、６ｃ・・・孔、７・・・ローリングダイヤフラム、８・・・サブチャンバ、Ｂ・・・車体、Ｇ・・・エア室、Ｓ・・・エアばね、Ｗ・・・車輪

Claims

ロッドと前記ロッドが出入りするアウターシェルとを有して伸縮可能な緩衝器本体と、
エア室を有して前記緩衝器本体を伸長方向へ附勢するエアばねとを備え、
前記エアばねは、
前記ロッドに連結される筒状のエアチャンバと、
前記アウターシェルの外周に装着される環状の取付部材と、
筒状であって前記取付部材の外周に装着されるピストンパイプと、
前記エアチャンバと前記ピストンパイプとに架け渡されるローリングダイヤフラムと、
中空であって前記取付部材に接続されるとともに前記取付部材に設けられた接続孔を介して内部が前記ピストンパイプ内に連通されるサブチャンバとを有し、
前記エアチャンバ、前記取付部材、前記ピストンパイプ、前記ローリングダイヤフラムおよび前記サブチャンバで前記エア室を形成している
ことを特徴とする緩衝器。
前記緩衝器本体は、車両における車体と車輪の車軸との間に介装され、
前記サブチャンバは、前記緩衝器本体の径方向で前記緩衝器本体に対して前記車輪とは反対側に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
前記緩衝器本体は、前記アウターシェルを前記ロッドに対して下方にして車両における車体と車輪の車軸との間に介装されており、
前記サブチャンバは、筒状とされて、前記ピストンパイプよりも下方であって、かつ、前記アウターシェルの径方向の側方であって前記アウターシェルの軸方向に対して平行に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
前記サブチャンバは、前記取付部材に固定的に支持される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の緩衝器。
前記サブチャンバは、前記エアチャンバに常時連通している
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝器。