JPH03172640A - 油圧緩衝装置 - 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］ 本発明は、動作的に抑制すべき要素と、相対的に静止し
た要素との間に使用可能であり、ハウジング内に、絞り
作用を有する少な（とも１つの通路を通して連通された
２つの室を有し、押出し装置を動かしたときに前記室の
間において通路を通して油圧媒体が入れ替わるようにし
た、特にピストン・シリンダ組立′体の形態に構成され
た押出し組立体を有する油圧緩衝装置に関する。

［従来の技術］ このような緩衝装置は、例えばイツ連邦共和国特許第９
３９６５７号公報から知られている。この場合、押出し
装置はピストンからなり、このピストンは、シリンダの
内部を互いに２つの室に分離し、これらの２つの室は、
ピストンを貫通する通路によって互りに連通されている
。その場合、一方の通路グループは、ピストン上側に設
けられた板弁と協同作用を行い、他方の通路グループは
、ピストン下側に設けられた板弁と協同作用を行う。ピ
ストン上側とシリンダの上底との間に設けられた第１の
コイルばねが、ピストン上側の弁板に取りつけられてい
る。ピストン下側とシリンダの下底との間に設けられた
別のコイルばねが、下側の弁仮に取り付けられている。

さらに、シリンダの上底どピストン上側との間に設けら
れた室は、補償室と連通され、この場合、一方の室から
補償室への流れが、この方向に開放する逆止め弁の閉鎖
圧力に打ち勝つ必要があり、補償室から一方の室への逆
方向の流れが、この流動方向に開放される板弁を通して
流動する。

ピストン側の板弁の上述の構成によって、ピストンがシ
リンダと相対的に中央位置を過ぎた場合、比較的に小さ
な減少した緩衝抵抗に打ち勝つだけでよいが、ピストン
が中央位置に戻る場合には、明らかに大きな緩衝抵抗に
打ち勝つことが必要になる。さらに、ピストン側の板弁
に作用するばねが、ピストンを中央位置に押出すように
する若干の調整力を生じる。

押出し組立体の形式で構成された油圧によって緩衝作用
を行う二基エンジン軸受が、イツ連邦共和国特許出願公
開第３８０８９９６号公報から知られている。その場合
、ハウジングは、通路によって互いに連通ずる２つの室
と、一方の室内に可動に設けられ担いばねによって押出
しハウジングと弾性的に結合された押出し装置とを有し
ている。１つの室の内部において、キャンセル物質が押
出し装置に振動可能に設けられ、さらに、２つの室の間
に分離壁として弾性膜が設けられている。キャンセル物
質によって、限定された振動数領域においてエンジン軸
受の動的な剛性が減少される。高い振動数の振動の場合
、２つの室の間の膜によって減結合が得られる。

実際において、特に振動数を選択することが可能な特性
を有する緩衝装置に対する要望が、しばしば生じる。例
えば操縦装置のダンパの場合、通常の操縦動作に対して
ダンパが小さな制動抵抗を有するが、好ましくない振動
は強（制動されることが要求される。操縦動作が比較的
緩やかな速度で行われている間、一般に車両の操縦装置
における好ましくない振動は、約１０Ｈｚないし２５Ｈ
ｚである。さらに、操縦緩衝装置の場合、高い振動数の
振動が可及的に伝達されないようにすることが好ましい
。

［発明が解決しようとする課題］ したがって、本発明の課題は、特に振動数を選択し得る
特性を有する油圧緩衝装置を提供し、その場合、同時に
高い振動数の振動時に、緩衝装置の入口と出口との間の
良好な減結合が保証されるようにすることである。

［課題を解決するための手段］ この課題は、本発明によれば、押出し装置またはハウジ
ングが、これと直列に設けられた弾性ばねによって、抑
制すべき要素と振動可能に結合され、その場合、ばねの
ばね定数と、ばねに結合された緩衝装置の部分（押出し
装置およびハウジング）の質量と、押出し装置とハウジ
ングとの間の相対運動時に動かされる油圧媒体の質量と
、通路の断面積と押出し装置の有効断面積との比率とが
、緩衝装置の静止部分に対するこれらの質量の振動の共
鳴振動数を抑制すべき要素の好ましくない振動の振動領
域に近づけるような大きさにされ、さらに、流動速度に
よって急峻にまたは不均衡に太き（増加する絞り抵抗を
通路が有することによって解決される。

したがって、本発明による緩衝装置の場合、動作的に抑
制すべき要素の振動可能な質量が、共鳴振動数に励起さ
れることが可能であり、その結果、その動作速度が高い
ため、通路内の油圧媒体が高い流動速度になり、したが
って、その絞り作用によってエネルギーの消滅が大きく
なり、換言すれば動作的に抑制すべき要素から多くの運
動エネルギーを取り去るようになる。

押出し装置とハウジングとの間の相対運動が極めて遅い
場合、ばねの弾性および通路の絞り抵抗を充分に無視す
ることができ、すなわち動作的に抑制すべき要素および
相対的に静止した要素が、殆ど抵抗な（互いに相対的に
動（ことができる。

究めて高い振動数すなわち共鳴振動数より明らかに高い
振動数を有する振動が、緩衝装置に作用した場合、一方
では緩衝装置の静止部分、他方では、これと相対的に振
動動作を行う質量が、ばねによって互いに振動的に充分
に減結合され、したがって、通路を通して流れる油圧媒
体の容積が著しく減少し、その場合、エネルギーの消滅
量が相応的に少な（なり零に近づき、動作的に抑制すべ
き要素と静止要素との間の高振動数の振動の伝達が阻止
される。このようにして、動作的に抑制すべき要素と静
止要素との間の音響上の騒音の伝播が充分に防止される
。

通路は、例えば押出し装置またはピストンの内部に設け
ることが可能な絞り装置を形成する。

そのほか、本発明の優れた特徴に関しては、特許請求の
範囲、および好適な実施例を概略的に示す図による下記
の本発明に対する説明によって明らかである。

［実施例］ 比較的に大きな質量Ｍを有する概略的に示された車体２
と、車体２の質量に比べて小さな質量ｍを有する同様に
概略的に示された車両操縦装置３との間に、緩衝装置１
が設けられている。大きな質ｉＭを有する車体２は、別
の観点から静止体と見なすことができるが、小さな質量
ｍを有する車両操縦装置３は、静止車体２と対照的に可
動装置または可動要素を形成し、車体２に対する車両操
縦装置３の運動は、緩衝装置ｌによって選択的な振動数
において緩衝される必要がある。

緩衝装置ｌは、車体２と殆ど動かないように結合される
かまたは主として関節連結式に結合されたシリンダ４と
、その内部に移動可能に設けられたピストン５とを有し
、このピストン５はシリンダの内部を２つの室４′およ
び４″に互いに分割している。油圧媒体によって満たさ
れたこれらの室４′および４″は、ピストン５を貫通す
る少な（とも１つの通路６によって互いに連通されてい
る。さらに、ピストン棒７によって押し出された油圧媒
体を補償するため、一方の室たとえば上部の室４″に圧
力ガス充満室８が設けられ、したがってシリンダ４の室
４′および４″内の油圧媒体が、程度の低い超過圧力に
保持される。

ピストン５は、コイルばね９を介してピストン棒７に結
合され、シリンダ４がら突出した端部が、はぼ固定して
、または関節結合式に、操縦装置３あるいは操縦装置３
の連動桿に結合されている。

ピストン５がコイルばね９に設けられているため、ピス
トン５は操縦装置３と相対的に振動を行うことができる
。その場合、共鳴振動数は、コイルばね９のばね定数お
よび緩衝装置１内の有効振動可能質量によって決定され
る。この有効振動可能質量は、主として、場合によって
はコイ゛ルばね９とピストン５との間に設けられたピス
トン棒部分、および通路６内にある油圧媒体の有効質量
を含めたピストン５の質量によって定まる。

ピストン５と共に振動する油圧媒体の有効質量は、主と
して、通路６の容積、およびピストン５の断面積と通路
６の断面積との比率によって定まる。

それぞれの通路６の容積が同一である場合、その内部に
含まれる油圧媒体の有効質量は、ピストン５の断面積に
比べて通路の断面積が狭いほど大きくなる。これは、ピ
ストン５がシリンダ４の内部を所定の速度で動く場合、
通路の断面が狭いほど、通路６内において、流動速度が
速（なる必要があることに起因する。

さらに、ピストン５が所定の断面積であり通路６が所定
の長さである場合、ピストン５と共に振動する油圧媒体
の有効質量は、通路の断面積が変化したときでも殆ど一
定である。その理由は、通路６内の油圧媒体の流動速度
が、通路断面積の変化に逆比例して変化するためである
。

全体的に作用する有効質量ｍＷは、ｍｋ（Ａｚ／Ａｋ）
”に比例し、この場合、ｍｋは通路６内の油圧媒体の質
量を意味し、ＡｚおよびＡｋは、シリンダ４および通路
６の内部空間の断面積を意味する。緩衝装置の共鳴振動
数ｆｏは、（１／ｍＷ）局に比例する。

通路内の流動抵抗は断面積および流動速度に著しく依存
するため、一般に、通路６の断面積の変化によって、そ
れぞれの有効な絞り抵抗が著しく変化する。

本発明による緩衝装置は下記のように作用する。

操縦装置３と車体２との間の相対運動が緩やかに行われ
る場合、実際的にピストン５が操縦装置３の緩やかな運
動に位相のずれを伴わずに追従することができるため、
緩衝作用は殆ど無視することができる。すなわち、緩や
かな運動が生じた場合、シリンダ４の内部に極めて僅か
な油圧抵抗が作用するだけであるため、実際的にコイル
ばね９は変形されない。

操縦装置３の急速な運動、特に急速な振動が生じた場合
、ピストン５が振動するようになり、その場合、同時に
通路６内において油圧媒体の振動が生じる。操縦装置３
の振動の振動数が緩衝装置１の共鳴振動数に近くなるほ
ど、ピストン５の振動振幅、および通路６内の油圧媒体
の流動速度が大きくなる。ピストン５または通路６内の
油圧媒体の振動を励起するために必要なエネルギーが操
縦装置３の運動エネルギーから取られ、すなわち、その
振動が相応して弱められ、同時にピストン５及び通路６
内の油圧媒体の運動エネルギーが、高い流動速度の場合
に明らかに作用する流動抵抗によって、常に熱に変換さ
れ、換言すれば顕著なエネルギー放散が行われる。

超臨界領域において、換言すれば振動数が明らかに緩衝
装置の共鳴振動数以上の振動において、操縦装置３と車
体２とが振動によって互いに減結合され、したがって、
実際的に音響振動は伝達されない。

本発明による緩衝装置を調整する場合、特に下記の事項
を配慮する必要がある。

通路６が大きな断面積を有し、さらに／または通路の入
口および出口が油圧媒体の僅少な渦流しか生じないよう
に流動に対して好都合に形成されている場合、シリンダ
４内のピストン５および通路６内の油圧媒体の振動が、
比較的僅少な緩衝作用を受け、換言すれば緩衝装置１は
特に顕著な共振特性を示す。これは、緩衝装置１の共鳴
振動数に近い振動の場合、操縦装置３から大きな量の運
動エネルギーが取り出されるのに対し、共鳴振動数から
若干の距りを有する振動数の場合には、比較的僅少な運
動エネルギーが操縦装置３から緩衝装置１に伝達され、
そこでエネルギーの放散によって失われ、すなわち熱に
変換されると説明しても同じである。これに対して、緩
衝装置の共鳴振動数の近くの狭い幅の振動数帯域におい
て、操縦装置３は特に大きな運動エネルギーを緩衝装置
１に放出することができる。

したがって、通路６の断面積が大きい場合、または通路
の人口および出口の形状が流動に好都合である場合、操
縦装置３から緩衝装置へのエネルギー伝達量が特に最大
であるときに、操縦装置３の振動の狭い帯域の緩衝作用
が生じる。

これに対して、通路６が狭い断面積を有し、さらに／ま
たは通路の入口および出口が、油圧媒体の激しい渦流が
行われるように、例えば板または角ばった形状によって
形成されている場合、ピストン５および通路６内の油圧
媒体の振動が著しく抑制され、その結果、共鳴振動が励
起された場合、僅少な振幅が生じる。これに相応して、
共鳴振動数の場合に可能なエネルギー放散も僅少である
が、共鳴振動数から多少はずれた振動数を有する振動の
場合に可能なエネルギー放散は、少し緩やかに減少する
。これに相応して、比較的に広い振動数帯域内において
、有効な運動エネルギーが操縦装置３から緩衝装置１に
放出され、そこでエネルギーの放散によって消滅する。

これに対して、操縦装置３から緩衝装置１への運動エネ
ルギーの可能な伝達量の最大値は太き（ない。

通路６の流動抵抗及び絞り抵抗に関して、通路の断面積
が小さくなるに伴って絞り抵抗および流動抵抗が不均衡
に大きくなるため、全断面積が同一の場合、数個の平行
に接続された通路６は、単一の通路６より大きな抵抗を
有する。このように、通路６内に入れられた油圧媒体の
有効質量が同一である場合でも、異なる流動抵抗および
絞り抵抗を得ることができる。

そのほか、通路６の絞り抵抗及び流動抵抗は、その長さ
によっても変化し、その場合、この抵抗は、長さにほぼ
比例して増加する。

軸方向に短いピストン５の場合でも通路を所望の長さに
することができるようにするため、通路６を例えばねじ
状などにすることができる。さらに、場合によっては、
管状連結部材によって、通路６をピストン端面以上に伸
ばすこともできる。

シリンダ４と相対的にピストン５を動かす場合、通路６
の開放端部において生じる油圧媒体の流動速度の飛躍的
な変化、およびキャビテーション（局部的な極めて低い
圧力による油圧媒体内における蒸気泡の発生）を回避す
るため、通路６の端部をラッパ状に広げることができる
。

また、図示の実施例とことなり、ピストン５の運動量域
外において室４′および４″を互いに連通させるシリン
ダ側のバイパス通路として、通路６を形成することも可
能であり、したがって、ピストン５を、どのような穴も
あけることなく構成することができる。

さらに、コイルばね９をシリンダ４の外部においてピス
トン棒７に設けることができる。

さらに特にシリンダ４の外部に設けられたばね９を有す
る前記実施例の場合、シリンダ４から外部に突出したピ
ストン棒な、ピストン５の両側に設けることができ、し
たがって、それぞれ室４″および４″の方に向いたピス
トン５の有効面が同じ大きさを有している。このような
実施例の場合、圧力ガス充満室８を省くか、または極め
て小さな寸法にすることができ、したがって、本質的に
温度変化による油圧媒体の容積変化だけを補償すること
ができる。

そのほか、シリンダ４を操縦装置３（＝小さな質量ｍ）
と結合し、ピストン棒７を車体（＝大きな質量Ｍ）と結
合することもできる。

さらに、原理的には、２つの室４′および４″を圧力ガ
ス充満室８と共にピストン５の一方の側に設けることも
でき、その場合、シリンダに固定され通路６を有する仕
切り壁が、室４′と４″との間に設けられる。

総括的に、本発明による緩衝装置は、運動を抑制すべき
要素、すなわち図示の実施例においては操縦装置３が、
緩衝装置ｌの構造または寸法によって定められた振動数
帯域内の運動または寸法によって定められた振動数帯域
内の運動または振動の場合においてだけ、運動エネルギ
ーを緩衝装置１に大量に伝達し、したがってピストン５
および通路６内の油圧媒体を振動させるように励起し得
るようにすることによって、特に振動数を選択して作動
し、その場合、励起された振動のエネルギーが、エネル
ギー放散によって、換言すれば通路の入口および出口に
おける渦流、および通路６内の油圧媒体の摩擦によって
、消滅され、すなわち熱に変換されて外部に放出される
ということができる。

緩衝装置１が相応して調整されている場合、この緩衝装
置ｌは、操縦装置３または動作に関して抑制すべき要素
の臨界動作状態または振動状態においてだけ有効であり
、そのほか、緩衝装置ｌの影響は、程度の差こそあれ無
視することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す断面図である。 ｌ・・・緩衝装置、 ３・・・操縦装置（抑制すべき要素）、４・・・ハウジ
ング、４′　　４″・・・室、５・・・押出し装置、６
・・・通路、９・・・ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、動作的に抑制すべき要素と、相対的に静止した要素
   との間に使用可能であり、ハウジング内に、絞り作用を
   有する少なくとも１つの通路を通して連通された２つの
   室を有し、押出し装置を動かしたときに前記室の間にお
   いて通路を通して油圧媒体が入れ替わるようにした、特
   にピストン・シリンダ組立体の形態に構成された押出し
   組立体を有する油圧緩衝装置において、 押出し装置（５）またはハウジング（４）が、これと直
   列に設けられた弾性ばね（９）によって、抑制すべき要
   素（３）と振動可能に結合され、その場合、ばね（９）
   のばね定数と、ばね（９）に結合された緩衝装置（１）
   の部分（５）の質量と、押出し装置（５）とハウジング
   （４）との間の相対運動時に動かされる油圧媒体の質量
   と、通路（６）の断面積と押出し装置（５）の有効断面
   積との比率とが、緩衝装置（１）の静止部分（４）に対
   するこれらの質量の振動の共鳴振動数を抑制すべき要素
   （３）の好ましくない振動の振動領域に近づけるような
   大きさにされ、さらに流動速度によって急峻にまたは不
   均衡に大きく増加する絞り抵抗を、通路（６）が有する
   ことを特徴とする油圧緩衝装置。 ２、ピストン（５）が、ばね（９）と直列に設けられる
   ことを特徴とする、請求項１記載の緩衝装置。 ３、油圧媒体によって充満された室（４′、４″）が、
   ピストン（５）の両側に設けられ、これらの室（４′、
   ４″）が、絞り装置を形成する少なくとも１つの通路（
   ６）によって互いに連通されることを特徴とする、請求
   項１または２記載の緩衝装置。 ４、通路（６）がピストン（５）内に設けられることを
   特徴とする、請求項３記載の緩衝装置。 ５、車両の操縦装置（３）の操縦連動桿部分が、ばね（
   ９）を介して緩衝装置（１）の一方の部分（５）に接続
   され、車両の車体またはシャシー（２）が、緩衝装置（
   １）の他方の部分（４）に結合されることを特徴とする
   、請求項１ないし４のいずれかに記載の緩衝装置。