JPH0242224A - 気液圧式緩衝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、自動車や附随車等の車両の懸架機構部に使用
される緩衝装置に係り、特に減衰力を切換えることので
きる気液正式緩衝装置に関する。

［従来の技術］ 一般的なショックアブソーバとして知られている液圧式
緩衝装置は、内部に作動液が満たされた液室をもつシリ
ンダと、このシリンダの軸方向に移動自在に挿入された
ロッドと、上記シリンダ内部の液室を第１液室と第２液
室に仕切る減衰力発生部などを備えて構成されている。

この種の緩衝装置は、シリンダとウッドとが軸方向に相
対移動した時、第１液室と第２液室との間に減衰力発生
部を通って作動液が流れることにより所望の減衰力が得
られる。また、シリンダに対するロッドの押し込み量に
応じてシリンダ内の容積が変化するため、シリンダ内に
容積可変の気室を設けることも行なわれている。この気
室の内圧は通常■０ないし２０Ｋｇｆ／ｃｄ前後である
。

更には、特開昭５９−４７５４２号公報に見られるよう
に、減衰力を変化させることのできる液圧式緩衝装置も
知られている。この種の緩衝装置は減衰力発生部に回転
スプールを設け、このスプールの回転位置に応じて流路
面積が変化するようにしている。上記スプールはモータ
等の電動アクチュエータによってコントロール軸を介し
て回転駆動される。

減衰力可変の液圧式緩衝装置においては、スプール駆動
用のアクチュエータをシリンダあるいはロッドの内部に
収容したアクチュエータ内蔵式のものと、アクチュエー
タを外部に設けたアクチュエータ外装式の２種類がある
。いずれの場合も、アクチュエータが大気圧下におかれ
る場合には、シリンダ内部との圧力差をシールするため
に、アクチュエータの出力軸部分や出力軸とスプールと
を結ぶコントロール軸などに０リング等のシール材が必
要になる。

通常の加圧式ショックアブソーバのように内圧がＩＯな
いし２０に’ｊｆ／ｄ程度の場合、上記シール部におけ
る締付は力がそれほど大きくならないから、シールの締
付けによる負荷トルクは実用上問題になるほど大きくは
ない。また、この種のショックアブソーバにおいては、
シリンダの内圧によってスプールやコントロール軸等が
シリンダから押し出される方向（スラスト方向）の力を
受ける。しかし内圧が小さければこのようなスラスト方
向の荷重は僅かであるため、金属同志の接触によってス
ラスト方向の荷重を支持させても負荷トルクが実用上問
題になるほど大きくはならない。−例として、コントロ
ール軸の外径−φ３ｍｍ、スラスト受圧面径−φ５３１
１１．金属同志の摩擦係数μｍ０．２の場合、内圧１０
に９ｆ／ｄでは負荷トルクが２９９　ｆ　、ｃａ＋であ
り、コントロール軸のシール部における負荷トルクは実
測によれば約１００　ｇｆ　、ｃａ＋程度である。この
ように負荷トルクが比較的小さくてすむため、通常のア
クチュエータでもスプールを回転させることが可能であ
る。

従来のショックアブソーバはコイルばね等の懸架用ばね
と組合わせて使用され、車体の荷重支持を懸架用ばねに
分担させているため、シリンダの内圧は小さくてよかっ
た。ところが本発明者らが提案しているようなガスばね
兼用の気液圧式緩衝装置（いわゆる油空圧サスペンショ
ン）は、従来の懸架用ばねに代る機能をガスの反発力で
まかなうために封入ガス圧をきわめて高くする必要があ
り、その圧力は１００　Ｋｇｆ　／ｃ′ｉ前後にも達す
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら封入ガス圧を高くすると、次のような困難
な問題が生じる。例えば内圧が１００／Ｉｆ／ｉの装置
において、外径φ３１ｍ１のコントロール軸をシリンダ
から押出す方向に加わるスラスト荷重は７／Ｃｇｆにも
達する。この場合、従来と同様にスラスト受圧面径をφ
５ｒａ、金属同志の摩擦係数μを０．２と仮定すると、
内圧１００Ｋｇｆ／〜では負荷トルクが２８ｆｔ　ｇｆ
　、ｃａにもなり、しかもコントロール軸のシール部に
０リングが使われているとシール部の負荷トルクが実測
によれば約４００ｇｆ、ｃｏ＋にも達する。すなわち合
計負荷トルクが約８９０　ｇｆ　、ｃｓで、この値は通
常のショックアブソーバの負荷トルク（約１３０９　ｆ
　、ｅｍ　）の５倍以上もある。従って何らの対策も施
さないと従来のアクチュエータでは駆動トルクが不足し
、所望トルクを得るにはその分だけ容量の大きな大形ア
クチュエータが必要となる。この場合、アクチュエータ
の収納スペースを確保することが困難になったり、消費
電力の増大を招くなどの欠点がある。

従って本発明の目的は、シリンダの内圧が高くても減衰
力切換用アクチュエータのトルクを有効に回転スプール
に伝えることができるような気液圧式緩衝装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 」二足目的を果たすために本発明者が発明した気液圧式
緩衝装置は、内部に作動液が満たされた液室をもつシリ
ンダと、このシリンダの軸方向に移動自在に挿入されか
つ軸線方向に沿う液路が設けられているロッドと、上記
シリンダに対するロッドの相対移動に伴ってシリンダ内
の作動液が流動する部位すなわちシリンダ内部の第１液
室と第２液室との間に設けられた減衰力発生部と、圧縮
されたガスが封入され上記ロッドをシリンダから押出す
方向にガスの圧力を上記液室に作用させる気室とを有し
た気液圧式緩衝装置において、上記ロッド内に軸線方向
に挿通させられかつロッドに対し軸回りに回転自在に設
けられたコントロール軸と、このコントロール軸を回転
駆動する電動アクチュエータと、上記コントロール軸の
上記減衰力発生部側の端部に設けられかつ上記第１液室
と第２液室に連なる流通部を有するとともに回転位置に
応じて流路面積が変化するようにした回転スプールと、
上記コントロール軸またはスプールの軸方向の少なくと
も一個所の外周側に突設されたフランジ状部分と、この
フランジ状部分に加わる軸方向の荷重を支持可能で上記
ガスの圧力によってスプールあるいはコントロール軸に
作用する軸方向の荷重を支えるスラスト軸受とを具備し
たことを特徴とするものである。

［作用］ 上記構成の本発明装置において、シリンダ内の圧力によ
って回転スプールに加わる軸線方向の荷重はスプールの
フランジ状部分を支えているスラスト軸受を介してロッ
ド側に伝達される。このスプールはスラスト軸受を介し
て回転自在に支持されるため、スプールに連なるコント
ロール軸のスラスト荷重がキャンセルされる。このため
、内圧が高くてもスプールやコントロール軸のスラスト
受は部における負荷トルクが小さくなり、しかもコント
ロール軸のシール部に要する締付は力も小さくてすむ。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例について第１図ないし第３図を
参照して説明する。

第２図に示された車両のサスペンション用気液圧式緩衝
装置１は、内部に作動油が満たされた液室２ａ、２ｂを
もつシリンダ３と、このシリンダ３の軸方向に移動自在
に挿入されたロッド４を備えている。このロッド４の中
心部には軸線方向に沿う液路５が設けられているととも
に、この液路５と同心にコントロール軸６が回転自在に
挿通されている。シリンダ３の下部に取着された連結用
部品８は、図示しない車輪側の部材に固定される。

シリンダ３の上端側に設けられた滑り軸受９と油圧シー
ル１０はロッド４の外周面に摺接する。

ロッド４の上端部近傍に設けられたマウントインシュレ
ータ１２は、図示しない車体側の部材に固定される。マ
ウントインシュレーク１２の図示上方に設けられたホル
ダ１３に、アクチュエータの一例としてのステッピング
モータ１４が取付けられている。アクチュエータ１４の
出力軸１５はコントロール軸６の一端１６に連結されて
いる。

そしてその近傍部にシール手段１７が設けられている。

このシール手段１７は、第３図に拡大して示すように、
円筒状のプラグ１９の先端部内周面に設けられた溝２０
内に、摩擦係数の小さい合成樹脂からなる環状シール２
１と、このシール２１の外周側に設けられたＯリング２
２とを収容したものであり、樹脂シール２１の内周面に
コントロール軸６を回転自在に摺接させることによって
回転摺動抵抗の低減化を図っている。なお。アクチュエ
ータ１４にＤＣモータやロータリソレノイドを使用する
ことも可能である。

マウントインシュレータ１２の下面側に設けられたブラ
ケット２５に、ラバーバンバ２６と、ダストカバー２７
と、圧力容器状の副チヤンバ３０等が設けられている。

副チャンバ３０の内部は、軸方向に伸縮自在な金属ベロ
ーズ３１とベローズキャップ３２とからなる仕切り部材
３３によって、図示下側の気室３４と図示上側の液室３
５とに仕切られている。気室３４に封入される窒素ガス
等の不活性ガスの圧力は、仕切り部材３３が中立位置ま
で撓んだ状態で例えばｔｏｏ　Ｋｇ　ｆ　／ｄ前後であ
る。このガスはガス供給口３６から供給される。

作動液としてのオイルが収容される液室３５は、連通孔
３７を介して前記ロッド４内の液路５に連なっている。

従って、気室３４内のガスの圧力は、液路５を介してシ
リンダ３内の液室２ａ、２ｂに作用する。このため気室
３４の内圧はロッド４をシリンダ３から押出す方向に作
用する。

第１図に示される減衰力発生部４０は、シリンダ３とロ
ッド４が軸方向に相対移動する際に作動液が流動する部
位、すなわち第１液室２ａと第２液室２ｂとの間に設け
られている。以下、この減衰力発生部４０について詳述
する。

減衰力発生部４０は、図示上側に位置する可変オリフィ
ス機構４１と、図示下側に位置するコンスタントオリフ
ィス機構４２とからなる。コンスタントオリフィス機構
４２は、周知のプレート弁と同様に、第１液室２ａと第
２液室２ｂとを仕切るピストン状のバルブボデ４４３と
、このバルブボディ４３の上下両面に設けられたプレー
ト４４゜４５と、オリフィス４６．４７などから構成さ
れている。バルブボディ４３とプレート４４．４５は、
ナツト４８によってオリフィスケース５０に固定される
。

オリフィスケース５０は、ロッド４の下端に固定される
。バルブボディ４３の外周部に設けられた滑り軸受５１
はシリンダ３の内周面に摺接する。

オリフィスケース５０の上端に設けられた部材５２はパ
ンバストツバである。オリフィスケース５０の中心部に
作動液の流通孔５３が形成されている。流通孔５３の下
端開口側は第１液室２ａに連通ずる。

可変オリフィス機構４１の一部を構成する円筒状の回転
スプール５５は、オリフィスケース５０の内部に収容さ
れている。回転スプール５５の図示上端部は径方向のピ
ン５６によってコントロール軸６の下端部に連結されて
いる。従ってスプール５５はコントロール軸６と一体に
軸回りに回転することができる。スプール５５の内部に
設けられた流通孔５７はオリフィスケース５０の流通孔
５３に連通している。スプール５５に設けられた第１の
オリフィス６０は、液路５に常時連通している。スプー
ル５５に設けられた第２のオリフィス６１は、スプール
５５が所定の回転位置にある時（第１図の状態の時）に
、ロッド４に設けられた流通孔６３とオリフィスケース
５０に設けられている流通・孔６４を介して第２液室２
ｂと連通する。言い換えると、スプール５５の回転位置
を所定の角度ずつ変化させることによって、作動液の流
通部の流路面積を変化させることができるように構成さ
れている。従ってスプール５５を回転させるためのアク
チュエータ１４は、図示しない制御回路から送出される
駆動パルスによって、スプール５５を所定の角度ずつ回
転させるよう駆動される。

スプール５５の下端開口側に、外周側に突出するフラン
ジ状部分７０が設けられている。このフランジ状部分７
０は、ロッド４に設けられた軸受収容凹部７１の支持壁
７２と離間対向している。

そしてこの支持壁７２とフランジ状部分７０との間にス
ラスト軸受７３が設けられている。本実施例のスラスト
軸受７３は、上下一対の軸受ブレー）７５．７６と、鋼
球７７とからなる球軸受である。このスラスト軸受７３
によって、フランジ状部分７０に作用する軸方向の荷重
、すなわち気室３４の内圧にもとづいてスプール５５を
介してコントロール軸６に作用する軸方向の荷重が支持
される。

次に上記構成の一実施例装置の作用について説明する。

第１図に示されるように、回転スプール５５のオリフィ
ス６１と流通孔６３の位置が合致している時には、第１
液室２ａと第２液室２ｂとは互いに流通孔５３．５７．
６３．６４を介して連通状態にある。この状態の時、ロ
ッド４が中立位置からシリンダ３内に押込まれる方向に
相対移動すると、第１液室２ａ内の作動液の一部がバル
ブボディ４３のオリフィス４６を通って第２液室２ｂ側
に流れ込むとともに、第１液室２ａ内の作動液の一部が
流通孔５３．５７，６３．６４を通って第２液室２ｂに
流れ込む。この時に生じる流体摩擦によってロッド４の
動きが減衰させられる。こうしてロッド４が押込み方向
に移動する時には、シリング３内へのロッド４の押込み
量の増加に伴って液室２ａ、　　２ｂ内の作動液の一部
がロッド４内の液路５およびブラケット２５の連通孔３
７を経由して副チャンバ３０の液室３５に流入するため
気室３４が圧縮され、ガスの反発力が増加する。

逆に、ロッド４がシリンダ３から抜き出る方向に相対移
動すると、第２液室２ｂ内の作動液の一部がバルブボデ
ィ４３のオリフィス４７を通って第１液室２ａ側に流れ
込むとともに、第２液室２ｂ内の作動液の一部が流通孔
６４．６３，５７゜５３を通って第１液室２ａに流れ込
み、この時に生じる流体摩擦によってロッド４の動きが
減衰させられる。こうしてロッド４が突出方向に移動す
る時には、シリンダ３内におけるロッド４の体積減少に
伴って副チヤンバ液室３５の作動液の一部がブラケット
２５の連通孔３７およびロッド４内の液路５を経由して
液室２ａ、２ｂに流入するため気室３４が膨張するとと
もにガスの反発力が減少する。

気室３４に封入されているガスの圧力は、ロッド４が上
下方向中立位置にある時に１００／Ｉｆ／ｃＩｉ前後あ
り、通常のショックアブソーバに比べてきわめて高いか
ら、別途に懸架用ばねを用いずとも気室３４内のガスの
反発力だけで車体に加わる荷重を支えることができる。

アクチュエータ１４を作動させることによって、コント
ロール軸６を介してスプール５５を所定の位置゛まで回
転させ、オリフィス６１と流通孔６３との位置をずらし
た場合には、第１液室２ａと第２液室２ｂとの間は、主
にコンスタントオリフィス機構４２におけるオリフィス
４６．４７を介して連通ずるようになるから、作動液の
流通抵抗が大となることによって減衰力が増加する。す
なわちスプール５５の回転角を必要に応じて変えること
によって減衰力を切換えることができる。

スプール５５はスラスト軸受７３によって回転自在に支
持されているから、シリンダ３内の高い圧力がスプール
５５およびコントロール軸６をシリンダ３内から押出そ
うとする方向に加わっていても、スプール５５の回転が
円滑に行なえる。このためアクチュエータ１４のトルク
が小さくてすむ。また、スプール５５およびコントロー
ル軸６に加わる力がスラスト軸受７３を介してロッド４
に支持されるから、コントロール軸６に加わる軸方向の
力がキャンセルされる。

上述したようにスプール５５にはコント・ロール軸６の
スラスト荷重が常に負荷されており、その負荷は基本的
にはスラスト軸受７３を介してロッド４に作用する。こ
れに加えて、シリンダ３とロッド４との相対移動に伴い
、スプール５５の内部には作動液が上下方向に交互に流
れるので、流体摩擦によるスラスト荷重が発生する。そ
の値はスプール５５の内径がφ８１１２１１．　ロッド
４の径がφ２５關、ロッド４の上下方向の速度が１ｍ／
ｓの時、約±０．３に’ｊｆである。上方に作動液が流
れる時にはスプール５５がスラスト軸受７３によって支
持されるので何ら問題はない。

また作動液が下方に流れる時に生じるスラスト荷重も約
０．３Ｋｇｆであり、この値はシリンダ３の内圧によっ
てコントロール軸６に発生するスラスト荷重７／Ｉｆ（
コントロール軸径φ３ｍｍ、内圧１００Ｋｇｆ／Ｃ−ｄ
の場合）に比べて充分小さいから、スプール５５はやは
りスラスト軸受７３によって支持される。つまりフラン
ジ状部分７０の下面がオリフィスケース５０に接触する
ことなく円滑に回転する。

本実施例のフランジ状部分７０は、スラスト軸受７３を
収容するための凹部７１内に突出しているから、スプー
ル５５にフランジ状部分７０が設けられていても流通孔
５３．５７やロッド４の液路５を通る作動液の流通を妨
げることがない。このためフランジ状部分７０が設けら
れていても減衰力等に悪影響がでない。

なお、液室２ａ（または２ｂ）に油圧ユニット（図示せ
ず）を接続し、液室２ａ（または２ｂ）に浦を出し入れ
できるようにすることによって、シリンダ３に対するロ
ッド４の突出量の調整すなわち車高の調整を行なえるよ
うにしてもよい。また、スプール５５に設けられる流通
部としてのオリフィスの流路面積を２種類以上にすれば
、アクチュエータ１４の回転角度に応じて減衰力を複数
段階に切換えることができる。

第４図はスラスト軸受７３の変形例を示し、スラスト用
ニードルベアリングを使用した例である。

また第５図に示されたスラスト軸受７３は、摩擦係数が
きわめて小さい樹脂または金属からなるリングプレート
状の部材を用いている。

第６図に示された変形例は、スプール５５の周方向に形
成された環状溝８０に止め輪を嵌合させることによって
フランジ状部分７０をつくりだしている。すなわちフラ
ンジ状部分７０は、必ずしもスプール５５と一体に成形
されている必要はなく、スプール５５とは別の部品を利
用することもできる。

第７図に示されたスラスト軸受７３は、溝付きのスラス
ト球軸受を使用した例である。この場合、フランジ状部
分７０に接する軸受プレート７６をスプール５５に設け
られた凹状の取付は座８１に嵌合させることによって、
半径方向の位置決めがなされる。この実施例の軸受７３
は溝付きであるから、スプール５５に対してスラスト軸
受７３全体の半径方向の位置を規制できる。第８図は溝
なしのスラスト球軸受を使用した例であり、軸受プレー
ト７５．７６がそれぞれ取付は座８１．８２に嵌合させ
られることによって、半径方向の位置決めがなされてい
る。

これら各側ではいずれもフランジ状部分７０がスプール
５５に設けられているが、本発明を実施するに当って、
フランジ状部分７０をコントロール軸６に設けるように
しても所期の目的を達成できる。また、フランジ状部分
７０の上下両面にそれぞれスラスト軸受７３を設けるよ
うにしてもよい。なお、気室３４へのガスの封入圧力は
前記実施例以外であっても勿論差支えない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、内圧がきわめて高い気液圧式緩衝装置
において減衰力を切換えるために使われるスプール駆動
用コントロール軸を回転させるのに必要なトルクが小さ
くてすみ、アクチュエータを大形化することなく所望の
減衰力切換えを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す緩衝装置の減衰力発生
部の縦断面図、第２図は第１図に示された減衰力発生部
を内蔵する緩衝装置の縦断面図、第３図は第２図に示さ
れた緩衝装置におけるコントロール軸のシール部の拡大
断面図、第４図ないし第８図はそれぞれスラスト軸受の
変形例を示すそれぞれ拡大断面図である。 １・・・気液圧式緩衝装置、２ａ・・・第１液室、２ｂ
・・・第２液室、３・・・シリンダ、４・・・ロッド、
５・・・液路、６・・・コントロール軸、１４・・・ア
クチュエータ、１７・・・シール手段、３４・・・気室
、４０・・・減衰力発生部、４１・・・可変オリフィス
機構、５０・・・オリフィスケース、５３・・・流通孔
、５５・・・回転スプール、６１・・・オリフィス（流
通部）、７０・・・フランジ状部分、７３・・・スラス
ト軸受。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第 図 美 第８図 第 第 図 第 図 第 図 １゜ 事件の表示 特願昭６３−１９０６８６号 ２゜ 発明の名称 気 液 圧 式 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に作動液が満たされた液室をもつシリンダと、この
   シリンダの軸方向に移動自在に挿入されかつ軸線方向に
   沿う液路が設けられているロッドと、上記シリンダに対
   するロッドの相対移動に伴ってシリンダ内の作動液が流
   動する第１液室と第２液室との間に設けられた減衰力発
   生部と、圧縮されたガスが封入され上記ロッドをシリン
   ダから押出す方向にガスの圧力を上記液室に作用させる
   気室とを有した気液圧式緩衝装置において、上記ロッド
   内に軸線方向に挿通させられかつロッドに対し軸回りに
   回転自在に設けられたコントロール軸と、このコントロ
   ール軸を回転駆動する電動アクチュエータと、上記コン
   トロール軸の上記減衰力発生部側の端部に設けられかつ
   上記第１液室と第２液室に連なる流通部を有するととも
   に回転位置に応じて流路面積が変化するようにした回転
   スプールと、上記コントロール軸またはスプールの軸方
   向の少なくとも一個所の外周側に突設されたフランジ状
   部分と、このフランジ状部分に加わる軸方向の荷重を支
   持可能で上記ガスの圧力によってスプールあるいはコン
   トロール軸に作用する軸方向の荷重を支えるスラスト軸
   受とを具備したことを特徴とする気液圧式緩衝装置。