JPH0343476Y2

JPH0343476Y2 -

Info

Publication number: JPH0343476Y2
Application number: JP15495986U
Authority: JP
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1991-09-11
Also published as: JPS6360734U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、自動車の懸架装置等に使用されるガ
ススプリングに関する。

〔従来の技術〕

外筒と、この外筒に軸方向に摺動自在に挿入さ
れたロツドとを備え、その内部に油とガスを封入
したガススプリングが知られている。この種のガ
ススプリングは、上記外筒に対してロツドが相対
移動することにより、内部のガスの体積が変動
し、その反発力によつてばね作用が得られるもの
である。

従つてばね特性はガス室容積の大きさに影響さ
れる。従来のガススプリングの一例として、米国
特許明細書第3077345号が知られている。この先
行技術におけるガススプリングは、主筒と副筒に
低圧と高圧の２つのガス室を内蔵しており、ガス
と油を仕切るのにそれぞれフリーピストンが採用
されていた。

上記ガススプリングは、所定のたわみまでは低
圧ガス室のみの体積が変動し、所定のたわみを超
えたときに始めて高圧ガス室が圧縮されるように
構成されていた。すなわち高荷重域では低圧ガス
室と高圧ガス室の体積が働くから、そのばね特性
は、理論的には第５図に示されるように、所定の
たわみX₀（荷重F₀）を超えたところで、荷重−た
わみ曲線の勾配が小さくなる特性が得られるはず
である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記ガススプリングのように、低
圧ガス室と高圧ガス室を備えているものでは、高
圧ガス室が常時使われているとは限らない。すな
わち、低圧ガス室はロツドの相対移動に伴つて常
に体積変動を繰返すが、高圧ガス室は一定以上の
たわみに達しない限り体積変動を生じない。この
ため、高圧ガス室と油とを仕切つているフリーピ
ストンの動く頻度が著しく少ないことがある。

フリーピストンを用いて確実に気密を保つため
には、フリーピストンと相手側の摺動面とのシー
ル面圧を高める必要があるが、シール面圧を高め
ると摺動抵抗が大きくなる。特に上記従来装置の
ように、高圧ガス室を仕切つているフリーピスト
の動く頻度が少ない場合には、フリーピストンの
面圧が高いと、いわゆるステイツク・スリツプと
呼ばれる「ぎくしやくとした」動きを生じる。

こうしたステイツク・スリツプ現象を生じる
と、所定のたわみX₀に達しても高圧ガス室が圧
縮されなくなるため、第６図に示されるような荷
重−たわみ特性となり、荷重付加方向と除荷方向
との間で不安定なヒステリシスを生じてその動き
がスムーズでなくなるばかりか、荷重−たわみ特
性に再現性がなくなるといつた問題を生じる。ま
た、フリーピストンの動きをスムーズにするには
シール面圧を下げればよいが、こうするとフリー
ピストンの摺動部からガスが油室に漏れやすくな
るといつた問題がある。

更に別の問題として、上述した従来のガススプ
リングは低圧ガス室と高圧ガス室とを、別々の筒
（主筒と副筒）に内蔵しており、主筒の外側に副
筒を平行に並べて取付けた構造であるため、ガス
スプリングの取付けに要するスペースが大であ
る。このため、自動車の懸架装置のように狭いス
ペースに取付ける場合に不利なものであつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案のガススプリングは、外筒と、この外筒
に軸方向に相対移動自在に挿入された中空ロツド
と、上記外筒ないし中空ロツドの内部に設けられ
た油室と、上記外筒および中空ロツドのいずれか
一方の内部に設けられた低圧ガス室と、他方の内
部に設けられるとともに上記低圧ガス室よりも高
圧のガスが封入されかつ上記油室の圧力が所定値
以上となつた時に圧縮されて体積が変動する高圧
ガス室とを備えている。更に上記低圧ガス室と上
記油室とを、外筒および中空ロツドの軸方向に伸
縮自在な第１のベローズによつて仕切るととも
に、上記高圧ガス室と上記油室とを、外筒および
中空ロツドの軸方向に伸縮自在な第２のベローズ
によつて仕切つたことを特徴とするものである。
上記ベローズは、金属または高分子膜あるいはこ
れらを組合わせた複合材からなる。このガススプ
リングを自動車の懸架装置に利用する場合、上記
外筒および中空ロツドのいずれか一方の端部を車
体側に、また他方を車軸側の部材に連結する。

〔作用〕

上記構成のガススプリングは、外筒に対して中
空ロツドが相対的に軸方向に移動すると、たわみ
が小さいうちは低圧ガス室内のガスのみが体積変
動を生じ、その反発力によつてばね作用が得られ
る。また、大きな荷重が加わり、たわみが一定の
値を超えたところで、高圧ガス室内のガスが圧縮
される。すなわち高荷重域では低圧ガス室と高圧
ガス室が一緒に体積変動を生じるようになるた
め、このたわみの所を境にして、荷重−たわみ曲
線の勾配が小さくなる。従つて、２段階的に変化
するばね特性が得られる。

しかも上記ガススプリングは低圧ガス室と油室
がベローズによつて仕切られており、また高圧ガ
ス室と油室もベローズによつて仕切られているか
ら、高圧ガス室が圧縮される際にステイツク・ス
リツプ現象を生じることなく円滑に動作が行な
え、２段階的に変化するばね特性の再現性に優れ
ている。

しかも１つの外筒と中空ロツドの内部に低圧ガ
ス室と高圧ガス室および油室を収容した単筒形で
あるので、ガススプリングの取付けスペースを確
保する上で有利である。

〔実施例〕

第１図に示された実施例において、車両懸架装
置用のガススプリング１は、外筒２と、この外筒
２に対し軸線方向に相対移動自在に挿入された中
空ロツド３を備えている。この外筒２は、外側壁
部５と、この外側壁部５の内側に同心状に配置さ
れた円筒状の内側壁部６とリバウンドラバー７等
を備えて構成されている。この内側壁部６の図示
下端側は開口している。また、外筒２の下端には
車軸側の部材に連結するための取付け部９が設け
られているとともに、外筒２の内部にガスを封入
するためのガス封入口１０が設けられている。こ
のガス封入口１０は、盲栓１１によつて塞がれ
る。また外筒２の上端側には、オイルシール１３
とシール押え１４、およびベアリング１５などが
設けられている。

そして上記外側壁部５と内側壁部６との間の空
間部分を利用して、金属製の第１のベローズ１７
が収容されている。このベローズ１７は、外筒２
および中空ロツド３の軸方向に伸縮自在なもので
あり、このベローズ１７によつて外筒２の内部は
油室１８と低圧ガス室１９とに仕切られている。
なお、上記ベローズ１７は金属の代りに合成樹脂
または金属と合成樹脂を組合わせた複合材を用い
てもよい。上記ガス室１９には、窒素ガス等の不
活性ガスが所定の圧力で封入されている。また、
油室１８には作動油が収容されている。

一方、中空ロツド３は円筒状の外側壁部２１
と、この外側筒部２１の内側に同心状に設けられ
た内側壁部２２と、上記外側壁部２１の上端を塞
いでいる端部材２３とを備えて構成されている。
この端部材２３には、車体側に連結するための取
付け部２５が設けられているとともに、中空ロツ
ド３の内部にガスを封入するためのガス封入口２
６が設けられている。このガス封入口２６は、盲
栓２７によつて塞がれる。また、この中空ロツド
３の上部にはバンプラバー２９が設けられてお
り、かつ中空ロツド３と外筒２との間に伸縮自在
なダストカバー３０が設けられている。

そして上記外側壁部２１と内側壁部２２との間
の空間部分を利用して、金属製の第２のベローズ
３２が収容されている。このベローズ３２は、中
空ロツド３の軸方向に伸縮自在なものであり、ベ
ローズ蓋３３を有している。そしてこの第２のベ
ローズ３２によつて中空ロツド３の内部が油室３
５と高圧ガス室３６とに仕切られている。なお、
上記ベローズ３２は金属の代りに合成樹脂または
金属と合成樹脂を組合わせた複合材を用いてもよ
い。

上記高圧ガス室３６には、前述した低圧ガス室
１９のガス封入圧力よりも高い初期ガス封入圧力
で、窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。
高圧ガス室３６内にガスを封入する際には、ベロ
ーズ蓋３３が内側壁部２２の開口端２２ａに突当
たり、ストツパーの役目を果たすことによつてこ
の開口端２２ａを塞ぎ、高圧ガス室３６の体積が
それ以上増大しないようにしてある。こうして、
初期に決定されている体積と圧力が確保される。

また、中空ロツド３の図示下端側にピストン部
４０が設けられている。このピストン部４０に
は、周知のプレート弁と同様の構造の減衰力発生
機構４１が設けられているとともに、中空ロツド
３の外周側に突出するリバウンドストツパ４２が
設けられている。

次に上記構成のガススプリングの作用につき説
明する。

外筒２に対して中空ロツド３が軸方向に相対移
動した場合、たわみが小さいうちは第１のベロー
ズ１７のみが伸縮し、従つて低圧ガス室１９のみ
が体積変動を生じる。すなわち、油室３５の圧力
が高圧ガス室３６の内圧に打勝つまでは、ベロー
ズ蓋３３は内側壁部２２の開口端２２ａに密接し
た状態のままであり、高圧ガス室３６の体積は変
化しない。

中空ロツド３の相対移動に伴い、低圧ガス室１
９の体積が変動すると、油室１８と油室３５内の
油の一部が交互に減衰力発生機構４１を流れるこ
とにより、減衰力が発生するとともに、低圧ガス
室１９内のガスの反発力によつてばね作用が発揮
される。

また、中空ロツド３に加わる荷重が増大してた
わみが一定の値を超えると、低圧ガス室１９の内
圧すなわち油室３５の圧力が所定の値を超えるこ
とにより、第２のベローズ３２のベローズ蓋３３
が内側壁部２２の開口端２２ａから離れ、高圧ガ
ス室３６内のガスが圧縮され始める。すなわち所
定の荷重F₀を超える高荷重域では、低圧ガス室
１９と高圧ガス室３６が一緒に体積変動を生じる
ようになるため、第５図に示されるように２段階
的に変化する荷重−たわみ特性が得られる。

高圧ガス室３６のガス封入圧をP₀、中空ロツ
ド３の受圧面積をＡとすると、P₀＝F₀／Ａであ
る。ここで荷重ＦがＦ＜F₀のとき、低圧ガス室
１９と油の圧力はP₀未満であり、ガススプリン
グとして作用するのは低圧ガス室１９のみであ
る。荷重がF₀以上になると、圧力がP₀以上とな
り、高圧ガス室３６側のガスもガススプリングと
して働くようになり、有効ガス室が拡大するの
で、第５図に示されるような荷重−たわみ特性に
なる。

上記構成のガススプリング１によれば、油とガ
スをベローズ１７，３２によつて仕切つているの
で、長期間にわたつて高圧ガス室３６が使われな
かつたとしても、ステイツク・スリツプ等のよう
なぎくしやくとした動きを生じることがなく、上
述したばね特性がきわめて円滑に発揮され、荷重
−たわみ特性の再現性に優れている。しかも１つ
の外筒２と中空ロツド３の内部に、低圧ガス室１
９と高圧ガス室３６および油室１８，３５が内蔵
されているから、装置全体がコンパクトであり、
取付けスペースを確保する上で有利である。

なお、第２図は本考案の他の実施例を示すもの
であり、以下この実施例について説明する。但し
前記実施例と共通の箇所には同一の符号を付し、
説明は省略する。

この第２図の実施例においては、外筒２と中空
ロツド３の上下の位置関係が前記実施例とは逆で
あり、外筒２に設けられた取付け部９が車体側の
部材に連結され、中空ロツド３に設けられた取付
け部２５が車軸側に連結される。また、ベアリン
グ１５の近傍には高圧シール４５が設けられてい
る。１３は低圧シールである。更に、ベアリング
１５の近傍にはドレン溝４６が連通しており、こ
のドレン溝４６はドレン配管４７を通じて油タン
ク４８につながつている。

また、外筒２の外側壁部５と内側壁部６との間
に油室５０が形成されている。この油室５０は、
流路５１を介して内側の油室５２に連通してい
る。上記油室５０は、油の出入り口５５と配管５
６を通じて、車高上昇用電磁弁５７と車高降下用
電磁弁５８とに接続されている。そして車高上昇
用電磁弁５７は油圧源６０に、また車高降下用電
磁弁５８は油タンク４８に接続されている。

また、第２のベローズ３２のベローズ蓋３３に
は、封入油をシールするための自己シール用Ｏリ
ング６２が設けられている。また、第１のベロー
ズ１７にもベローズ蓋６３が設けられており、こ
のベローズ蓋６３に封入油をシールするための自
己シール用Ｏリング６４が設けられている。

ピストン部４０は中空ロツド３の上端に設けら
れている。このピストン部４０には、コンスタン
トオリフイス６６と、プレート弁６７とを有する
減衰力発生機構４１が設けられている。更に詳し
く説明すると、上記プレート弁６７は、圧縮側プ
レート６９と、伸び側プレート７０と、圧縮側流
路７１と、伸び側流路７２と、伸び側リリーフば
ね７３等を備えて構成される。このピストン部４
０の外周部には、ベアリング７５が設けられてお
り、中空ロツド３の軸方向の摺動が円滑に案内さ
れるようにしてある。

また、外筒２の外側壁部５と内側壁部６との間
に、環状のベローズ固定部材７７が設けられてい
て、このベローズ固定部材７７に第１のベローズ
１７の基部が液密に固定されている。ベローズ固
定部材７７には液密を保つためにＯリング７８，
７９が設けられている。

上記構成のガススプリング１は、前述した実施
例のものと同様に、外筒２に対して中空ロツド３
が軸方向に相対移動した場合、たわみが小さいう
ちは第１のベローズ１７のみが伸縮し、従つて低
圧ガス室１９のみが体積変動を生じる。そして低
圧ガス室１９の体積変動に伴つて、油室１８，５
２内の油が減衰力発生機構４１を流れることによ
り、減衰力が得られるとともに、低圧ガス室１９
内のガスの反発力によつてばね作用が発揮され
る。

このように構成されたガススプリング１におい
ても、油とガスがベローズ１７，３２によつて仕
切られているので、ステイツク・スリツプ現象等
を生じることがなく、荷重−たわみ特性の再現性
に優れているし、装置全体がコンパクトであり、
取付けスペースを確保する上で有利である。

しかも油の出入り口５５を通じて油室５０に油
を出し入れし、油室１８，３５内の油量を変化さ
せることによつて、外筒２に対する中空ロツドの
突出量、すなわち車高を調整することができる。

なお、第３図に示されるように、ドレン配管４
７をチエツク弁８１を介して車高調整用の配管５
６側に接続するようにしてもよい。この場合、高
圧シール４５を通じてもれた油を油の出入り口５
５側に戻すことができる。それ以外の構成は第２
図に示された実施例と同様である。

また本考案は、第４図に示された実施例のよう
に、車高調整機能を有しないものにも勿論適用で
きる。この場合、ドレン配管４７を、チエツク弁
８１を介して油の出入り口５５に接続している。
また、第１のベローズ１７のベローズ蓋６３に
は、前記実施例のような自己シール用Ｏリング６
４を用いない。従つてこの場合、ガス室１９にガ
スを封入する際のガス圧がまともにベローズ１７
に加わるため、ベローズ１７の耐圧性を高める必
要がある。それ以外の構成と作用効果は第２図の
実施例と同様である。

なお上記各実施例では外筒側に低圧ガス室を、
また中空ロツド側に高圧ガス室を設けているが、
これとは逆に、中空ロツド側に低圧ガス室を、ま
た外筒側に高圧ガス室を設けるようにしてもよ
い。

〔考案の効果〕

本考案によれば、内部に低圧ガス室と高圧ガス
室を有してばね特性が２段階的に変化するガスス
プリングにおいて、その動きが円滑となり、荷重
−たわみ特性の再現性が向上するとともに、全体
形状がコンパクトなガススプリングが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すガススプリン
グの縦断面図、第２図は本考案の他の実施例を示
す縦断面図、第３図はドレン配管部分の変形例を
示すガススプリングの一部の断面図、第４図は本
考案の更に別の実施例を示す断面図、第５図は本
考案によつて得られる荷重−たわみ特性図、第６
図は従来のガススプリングの荷重−たわみ特性図
である。１……ガススプリング、２……外筒、３……中
空ロツド、１７……第１のベローズ、１８……油
室、１９……低圧ガス室、３２……第２のベロー
ズ、３５……油室、３６……高圧ガス室。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】外筒と、この外筒に軸方向に相対移動自在に挿
入された中空ロツドと、上記外筒ないし中空ロツ
ドの内部に設けられた油室と、上記外筒および中
空ロツドのいずれか一方の内部に設けられた低圧
ガス室と、他方の内部に設けられるとともに上記
低圧ガス室よりも高圧のガスが封入されかつ上記
油室の圧力が所定値以上となつた時に圧縮されて
体積が変化する高圧ガス室とを備え、更に上記低圧ガス室と上記油室とを、外筒およ
び中空ロツドの軸方向に伸縮自在な第１のベロー
ズによつて仕切るとともに、上記高圧ガス室と上
記油室とを、外筒および中空ロツドの軸方向に伸
縮自在な第２のベローズによつて仕切つたことを
特徴とするガススプリング。