JPH10205571A - 油圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧緩衝器において、リザーバでの油液の気
液分離を促進し、キャビテーションを抑制して安定した
減衰力特性を得る。 【解決手段】 シリンダ２内にピストン５を嵌装する。
シリンダ上下室2a，2b間を逆止弁10を介して連通させ、
シリンダ下室2bとリザーバ４とを逆止弁12を介して連通
させる。また、シリンダ上下室2a，2b間を伸び側減衰弁
29を介して連通させ、シリンダ下室2bとリザーバ４とを
縮み側減衰弁30を介して連通させて、ピストンロッド６
の伸びおよび縮み行程時に、伸び側および縮み側減衰弁
29，30によって減衰力を発生させる。リザーバ４内の接
続孔23にパイプ部材37を接続し、その先端部を液面Ｓの
上方に開口させる。パイプ部材37からリザーバ４内に流
入する油液は、リザーバ４内のガス中に飛散して微細な
飛沫となり、気液分離が促進されるので、キャビテーシ
ョンの発生を抑制して安定した減衰力特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両の
懸架装置等に装着される油圧緩衝器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等の車両の懸架装置に装
着される油圧緩衝器は、油液が封入されたシリンダと、
シリンダ内に摺動可能に嵌装されてシリンダ内を２つの
シリンダ室に画成するピストンと、一端がピストンに連
結され他端がシリンダの外部へ延出されたピストンロッ
ドと、油液およびガスが封入されたリザーバと、２つの
シリンダ室およびリザーバ間を連通させる油液通路と、
この油液通路の油液の流動を制御して減衰力を発生させ
るオリフィスおよびディスクバルブ等からなる減衰力発
生機構とを備えている。

【０００３】この構成により、ピストンロッドのストロ
ークにともなうピストンの移動によって油液通路に生じ
る油液の流動を減衰力発生機構によって制御して減衰力
を発生させ、また、ピストンロッドの伸縮によるシリン
ダ内の容積変化をリザーバの内のガスの膨張、圧縮によ
って補償している。

【０００４】なお、従来の油圧緩衝器では、例えば図５
に示すように、リザーバａに接続する油液通路ｂの開口
部は、リザーバａ内の油液の液面Ｓの下方すなわち油液
中に配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の油圧緩衝器では、次のような問題がある。一般に、
油圧緩衝器の油液中には、僅かなガスが混入、溶解して
いる。また、油圧緩衝器では、ピストンの移動によっ
て、油液が高圧側の油室から、減衰力調整機構を通っ
て、低圧側の油室またはリザーバへ流れる際に、減衰力
発生機構の絞りによる流通抵抗によって減衰力を発生さ
せているため、減衰力発生機構を通過する油液の流速が
上昇してベルヌーイの式に示されるように圧力の低下が
生じる。このとき、高減衰力特性が設定されているか
（絞りがきつい）、あるいは、ピストン速度が高速であ
ると、圧力の低下が大きくなり、キャビテーションが発
生して、油液中のガスが気泡となりやすくなる。このよ
うに、キャビテーションが生じると、油液は、著しく白
濁し、その体積弾性係数が低下して、減衰力が不安定と
なり、減衰力波形が乱れることになる。

【０００６】なお、上記のような圧力の低下によるキャ
ビテーションは、減衰力発生機構等から高速で流出する
油液の噴流の下流側に生じる渦によっても発生すること
が知られている。

【０００７】ここで、上記従来の油圧緩衝器では、リザ
ーバａに接続する油液通路ｂがリザーバａ内の油液中に
開口しているが、一般にリザーバａは上下方向に細長い
形状であり、また、油液中の微細な気泡に作用する浮力
が小さいため、リザーバａに流入した油液中の気泡が液
面Ｓに到達するまでに時間がかかるので、油圧緩衝器が
激しく作動している（ピストンロッドが高速でストロー
クしている）場合には、リザーバａ内での油液の気液分
離が充分に行われなくなり、キャビテーションが発生し
やすくなるという問題がある。

【０００８】また、上記従来の油圧緩衝器では、図５に
示すように、リザーバａに連通する油液通路ｂは、リザ
ーバａへの入口部ｃで流路断面積が急激に大きくなるた
め、ピストンロッドの縮み行程時にピストン速度が高速
になって油液通路ｂからリザーバａへの油液の流速が高
速になると、流れは壁面ｅから剥離して噴流となり、そ
のまわりに強い渦ｄを発生させる。リザーバａ内の油液
中に渦ｄが発生すると、渦ｄの中心付近の低圧部に気泡
が発生しやすくなり、キャビテーションの原因となると
いう問題がある。

【０００９】なお、減衰力発生機構の下流側に絞りを設
けて、下流側の圧力を高めることによって、キャビテー
ションの発生を抑制することができるが、このようにし
た場合、ピストン速度の高速域において、減衰力が過度
に上昇してしまうという問題を生じる。

【００１０】また、リザーバの容積を大きくして、油液
の気液分離を充分に行うことにより、キャビテーション
の発生を抑制することができるが、この場合、油圧緩衝
器の寸法が大きくなってしまい、実際には、取付スペー
ス上の制約から、リザーバの容積を充分大きくとること
は非常に困難である。

【００１１】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、リザーバに流入した油液の気液分離を充分に行
うことにより、キャビテーションの発生を抑制して安定
した減衰力特性を得ることができる油圧緩衝器を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に係る油圧緩衝器は、油液が封入された
シリンダと、油液およびガスが封入されたリザーバと、
前記シリンダに摺動可能に嵌装されて該シリンダ内を２
つのシリンダ室に画成するピストンと、一端が前記ピス
トンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出された
ピストンロッドと、前記２つのシリンダ室間を連通させ
る第１油液通路と、前記シリンダ室と前記リザーバとを
連通させて前記リザーバ側から前記シリンダ室側への油
液の流通を許容する第２油液通路と、前記シリンダ室と
前記リザーバ室とを連通させて前記シリンダ室側から前
記リザーバ側への油液の流通のみを許容する第３油液通
路と、前記第１油液通路および第３油液通路に設けら
れ、これらの油液の流動を制御して減衰力を発生させる
減衰力発生手段とを備え、前記第２油液通路が前記リザ
ーバ内の油液の液面の下方に開口され、かつ、前記第３
油液通路が前記リザーバ内の油液の液面の上方に開口さ
れていることを特徴とする。

【００１３】このように構成したことにより、ピストン
ロッドのストロークにともなうピストンの移動によっ
て、２つのシリンダ室およびリザーバ間で生じる油液の
流動を減衰力発生手段で制御して減衰力を発生させる。
また、第３油液通路からリザーバに流入する油液は、リ
ザーバ内のガス中に飛散して、微細な飛沫となるので、
気液分離しやすくなる。

【００１４】また、請求項２に係る油圧緩衝器は、上記
請求項１の構成に加えて、リザーバ内に、第３油液通路
の開口部から噴出する油液を衝突させて微細化する微細
化手段を設けたことを特徴とする。

【００１５】このように構成したことにより、第３油液
通路からリザーバ内のガス中に噴出する油液の微細化が
促進される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態では、一例
として本発明を減衰力調整式油圧緩衝器に適用した場合
について説明する。

【００１７】本発明の第１実施形態について図１、図２
および図４を参照して説明する。図１および図２に示す
ように、減衰力調整式油圧緩衝器１は、シリンダ２の外
側に外筒３が設けられた二重筒構造になっており、シリ
ンダ２と外筒３との間にリザーバ４が形成されている。
シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に嵌装されて
おり、このピストン５によってシリンダ２内がシリンダ
上室2aとシリンダ下室2bとの２つのシリンダ室に画成さ
れている。ピストン５には、ピストンロッド６の一端が
ナット７によって連結されており、ピストンロッド６の
他端側は、シリンダ上室2aを通り、シリンダ２および外
筒３の上端部に装着されたロッドガイド6Aおよびシール
部材6Bに挿通されてシリンダ２の外部へ延出されてい
る。シリンダ２の下端部には、シリンダ下室2bとリザー
バ４とを区画するベースバルブ８が設けられている。そ
して、シリンダ２内には油液が封入されており、リザー
バ４内には油液およびガスが封入されている。

【００１８】ピストン５には、シリンダ上下室2a，2b間
を連通させる油路９およびこの油路９のシリンダ下室2b
側からシリンダ上室2a側への油液の流通を許容する逆止
弁10が設けられている。また、ベースバルブ８には、シ
リンダ下室2bとリザーバ４とを連通させる油路11（第２
油液通路）およびこの油路11のリザーバ４側からシリン
ダ下室2b側への油液の流通を許容する逆止弁12が設けら
れている。油路11は、リザーバ４内の油液の液面Ｓの下
方すなわち油液中に開口されている。

【００１９】シリンダ２の中央部外周には、略円筒状の
通路部材13が嵌合されている。シリンダ２の上部外周に
は、アッパチューブ14が嵌合されて通路部材13に結合さ
れており、シリンダ２との間に環状油路15を形成してい
る。環状油路15は、シリンダ２の上端部付近の側壁に設
けられた油路16を介してシリンダ上室2aに連通されてい
る。また、シリンダ２の下部外周には、ロワチューブ17
が嵌合されて通路部材13に結合されており、シリンダ２
との間に環状油路18を形成している。環状油路18は、シ
リンダ２の下端部付近の側壁に設けられた油路19を介し
てシリンダ下室2bに連通されている。外筒３には、通路
部材13に対向させて接続プレート20が取付けられてい
る。接続プレート20および通路部材13には、環状油路1
5，18にそれぞれ連通する接続管21，22が挿通、嵌合さ
れている。さらに、接続プレート20には、リザーバ４に
連通する接続孔23が設けられている。そして、接続プレ
ート20には、減衰力発生機構24が取付けられている。

【００２０】減衰力発生機構24のケース25には、接続管
21，22および接続孔23にそれぞれ連通する油路26，27，
28が設けられており、ケース25内に油路26，27間の油液
の流動を制御して減衰力を発生させる伸び側減衰弁29
（減衰力発生手段）および油路27，28間の油液の流動を
制御して減衰力を発生させる縮み側減衰弁30（減衰力発
生手段）が設けられている。そして、油路９、並びに、
油路16、環状油路15、接続管21、油路26、油路27、接続
管22、環状油路18および油路19によってシリンダ上下室
2a，2b間を連通させる第１油液通路を構成している。ま
た、油路19、環状油路18、接続管22、油路27、油路28、
接続孔23および接続孔23に取付けられたパイプ部材37
（後述）によってシリンダ下室2bとリザーバ４とを連通
させる第３油液通路を構成している。なお、縮み側主減
衰弁30は、第３油液通路のシリンダ下室2b側からリザー
バ４側への油液の流通のみを許容する逆止弁としても作
用するようになっている。

【００２１】伸び側減衰弁29は、パイロット型圧力制御
弁であるメインバルブ31と、圧力制御弁であるサブバル
ブ32と、可変流量制御弁であるパイロット弁33（スプー
ル弁）とから構成されている。そして、比例ソレノイド
アクチュエータ34（以下、アクチュエータ34という）に
よってパイロット弁33を操作して油路26，27間の流路面
積を変化させてオリフィス特性（減衰力がピストン速度
の２乗にほぼ比例する）を直接調整するとともに、パイ
ロット圧を変化させてメインバルブ31の開弁圧力を変化
させることによってバルブ特性（減衰力がピストン速度
にほぼ比例する）を調整できるようになっている。な
お、サブバルブ32は、ピストン速度の低速域、すなわ
ち、オリフィス特性域において、バルブ特性を付加して
減衰力特性の適正化を図るためのものである。

【００２２】縮み側減衰弁30は、パイロット型圧力制御
弁であるメインバルブ35と、圧力制御弁であるサブバル
ブ36と、伸び側減衰弁29と共用のパイロット弁33とから
構成されている。そして、伸び側減衰弁29と同様、アク
チュエータ34によってパイロット弁33を操作して油路2
7，28間の流路面積を変化させてオリフィス特性を直接
調整するとともに、パイロット圧を変化させてメインバ
ルブ35の開弁圧力を変化させることによってバルブ特性
を調整できるようになっている。なお、サブバルブ36
は、ピストン速度の低速域、すなわち、オリフィス特性
域において、バルブ特性を付加して減衰力特性の適正化
を図るためのものである。

【００２３】リザーバ４内には、一端部が接続プレート
20の接続孔23に接続され、屈曲され、他端部がリザーバ
４内の油液の液面Ｓの上方まで延ばされて、リザーバ４
内のガス中に上方に向かって開口するパイプ部材37が設
けられている。

【００２４】以上のように構成した本実施形態の作用に
ついて次に説明する。

【００２５】ピストンロッド６の伸び行程時には、ピス
トン５の移動にともないピストン５の逆止弁10が閉じて
シリンダ上室2a側の油液が加圧され、油路16、環状油路
15、接続管21を通って減衰力発生機構24の油路26へ流
れ、さらに、油路26からサブバルブ32、パイロット弁3
3、油路27、接続管22、環状油路18および油路19を通っ
てシリンダ下室2bへ流れる。このとき、シリンダ上室2a
側の圧力がメインバルブ31の開弁圧力に達すると、メイ
ンバルブ31が開いて油液がサブバルブ32から油路27へ直
接流れる。一方、ピストンロッド６がシリンダ２内から
退出した分の油液がリザーバ４からベースバルブ８の逆
止弁12を開いてシリンダ下室2bへ流れる。

【００２６】よって、伸び行程時には、ピストン速度が
低くメインバルブ31の開弁前には、パイロット弁33の流
路面積に応じてオリフィス特性の減衰力が発生し、ピス
トン速度が高くなり、シリンダ上室2a側の圧力が上昇し
てメインバルブ31が開くと、その開度に応じてバルブ特
性の減衰力が発生する。そして、アクチュエータ34によ
ってパイロット弁33の流路面積を調整することによっ
て、オリフィス特性を直接調整するとともに、メインバ
ルブ31のパイロット圧を変化させてバルブ特性を調整す
ることができる。

【００２７】また、縮み行程時には、ピストン５の移動
にともない、ピストン５の逆止弁10が開いてシリンダ下
室2bの油液が油路９を通ってシリンダ上室2aに直接流入
することによってシリンダ上下室2a，2bがほぼ同圧力と
なるので、減衰力発生機構24の油路26，27間では油液の
流れが生じない。一方、ピストンロッド６のシリンダ２
内への侵入にともなってベースバルブ８の逆止弁12が閉
じ、ピストンロッド６が侵入した分、シリンダ２内の油
液が加圧されて、シリンダ下室2bから油路19、環状油路
18および接続管22を通って減衰力発生機構24の油路27へ
流れ、さらに、油路27からサブバルブ36、パイロット弁
33、油路28、接続孔23およびパイプ部材37を通ってリザ
ーバ４へ流れる。このとき、シリンダ上下室2a，2b側の
圧力がメインバルブ35の開弁圧力に達すると、メインバ
ルブ35が開いて油液がサブバルブ36から油路28へ直接流
れる。

【００２８】よって、縮み行程時には、ピストン速度が
低くメインバルブ35の開弁前には、パイロット弁33の流
路面積に応じてオリフィス特性の減衰力が発生し、ピス
トン速度が高くなり、シリンダ上下室2a，2b側の圧力が
上昇してメインバルブ35が開くと、その開度に応じてバ
ルブ特性の減衰力が発生する。そして、アクチュエータ
34によってパイロット弁33の流路面積を調整することに
よって、オリフィス特性を直接調整するとともに、メイ
ンバルブ35のパイロット圧を変化させてバルブ特性を調
整することができる。

【００２９】また、ピストンロッド６の縮み行程時に接
続孔23からリザーバ４内に流入する油液は、パイプ部材
37によってリザーバ４内の油液の液面Ｓの上方に導かれ
て、ガス中に上方へ向かって噴出される。図４に示すよ
うに、パイプ部材37から噴出される気泡を含む油液は、
微細な飛沫Ｅとなってリザーバ４内のガス中に飛散さ
れ、その一部は、リザーバ４の内壁に付着して重力によ
って液面Ｓへ流れ落ちる。このとき、壁面に付着した気
泡を含む微細な油滴は、流れ落ちる間に気泡の膜が徐々
に薄くなり、液面Ｓに到達する前に破裂して気液分離が
行われる。また、パイプ部材37の先端から飛散した油液
の飛沫の一部は、液面Ｓに直接落下するが、飛沫が微細
であるため、液面Ｓを泡立たせることはなく、また、液
面Ｓに残る気泡を破裂させて消失させることができる。

【００３０】一方、リザーバ４から流出する油液は、リ
ザーバ４の底部に配置されたベースバルブ８の油路11に
よってシリンダ下室2bへ流れるため、気泡の含有量の比
較的少ないリザーバ４の底部付近の油液がシリンダ下室
2b側へ供給されるので、伸び側および縮み側減衰力調整
弁29，30に、ガスの含有量の少ない油液を供給すること
ができ、キャビテーションの発生を抑制することができ
る。このようにして、リザーバ４内での油液の気液分離
を促進することにより、キャビテーションの発生を抑制
して安定した減衰力特性を得ることができる。

【００３１】本発明の第２実施形態として、図３に示す
ように、リザーバ４内に、パイプ部材37の先端開口部に
対向させてテーパ状の金網38（微細化手段）を設けるよ
うにすることもできる。金網38は、大径の上端部が外筒
３の内周面に当接し、小径の下端部がアッパチューブ14
の外周面に嵌合されて、その側面部がパイプ部材37の先
端開口部に対向するように配置されており、パイプ部材
37から噴出する油液を衝突させて微細化するようになっ
ている。

【００３２】このように構成したことにより、パイプ部
材37からリザーバ４のガス中に噴出された油液が金網38
に衝突して微細化されることにより、気液分離が促進さ
れて、キャビテーションの抑制を効果的に行うことがで
きる。なお、本実施形態では、油液の微細化手段の一例
として金網38を用いているが、本発明は、これに限ら
ず、油液を衝突させて微細化できるものであれば他のも
のを用いることもできる。

【００３３】上記第１および２実施形態では、リザーバ
４内に設けたパイプ部材37によって、リザーバに接続す
る油液通路の開口部を液面の上方に配置するようにして
いるが、これに限らず、油液通路の配置は、液面の上方
のガス中に開口するものであればよい。また、本発明
は、上記第１および第２実施形態に示す形式の油圧緩衝
器に限らず、その他の形式のものであっても、油液およ
びガスが封入されたリザーバを含むものであれば、同様
に適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に係る油
圧緩衝器によれば、第３油液通路からリザーバに流入す
る油液は、リザーバ内のガス中に飛散して、微細な飛沫
となるため、気液分離しやすくなるので、リザーバ内で
の油液の気液分離を促進することがき、キャビテーショ
ンの発生を抑制して安定した減衰力特性を得ることがで
きる。

【００３５】また、請求項２に係る油圧緩衝器によれ
ば、微細化促進手段によって、第３油液通路からリザー
バ内のガス中に噴出する油液の微細化が促進されるの
で、気液分離を促進して、キャビテーションの抑制を効
果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の油圧緩衝器の縦断面図
である。

【図２】図１の装置をＡ−Ａ線によって一部破断して示
す図である。

【図３】本発明の第２実施形態の油圧緩衝器の要部を一
部破断して示す図である。

【図４】図１の装置のリザーバ内のパイプ部材の先端部
を拡大して示す概略図である。

【図５】従来の油圧緩衝器の油液通路のリザーバへの入
口部分の概略図である。

【符号の説明】

１ 減衰力調整式油圧緩衝器（油圧緩衝器） ２ シリンダ 2a シリンダ上室（シリンダ室） 2a シリンダ下室（シリンダ室） ４ リザーバ ５ ピストン ６ ピストンロッド 9,16,26 油路（第１油液通路） 11 油路（第２油液通路） 15 環状油路（第１油液通路） 18 環状油路（第１油液通路、第３油液通路） 19,27 油路（第１油液通路、第３油液通路） 28 油路（第３油液通路） 21 接続管（第１油液通路） 22 接続管（第１油液通路、第３油液通路） 23 接続孔（第３油液通路） 29 伸び側減衰弁（減衰力発生手段） 30 縮み側減衰弁（減衰力発生手段） 37 パイプ部材（第３油液通路） 38 金網（微細化手段） Ｓ 液面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油液が封入されたシリンダと、油液およ
   びガスが封入されたリザーバと、前記シリンダに摺動可
   能に嵌装されて該シリンダ内を２つのシリンダ室に画成
   するピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が
   前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前
   記２つのシリンダ室間を連通させる第１油液通路と、前
   記シリンダ室と前記リザーバとを連通させて前記リザー
   バ側から前記シリンダ室側への油液の流通を許容する第
   ２油液通路と、前記シリンダ室と前記リザーバ室とを連
   通させて前記シリンダ室側から前記リザーバ側への油液
   の流通のみを許容する第３油液通路と、前記第１油液通
   路および第３油液通路に設けられ、これらの油液の流動
   を制御して減衰力を発生させる減衰力発生手段とを備
   え、前記第２油液通路が前記リザーバ内の油液の液面の
   下方に開口され、かつ、前記第３油液通路が前記リザー
   バ内の油液の液面の上方に開口されていることを特徴と
   する油圧緩衝器。
2. 【請求項２】 リザーバ内に、第３油液通路の開口部か
   ら噴出する油液を衝突させて微細化する微細化手段を設
   けたことを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。